Brevet FR2619605A1 — publié le 19890224

DISPOSITIF RETARDATEUR A COnANDE FLUIDIQUE DESCRIPTION L'invention concerne un dispositif retardateur à commande fluidique, assurant le changement d'état d'un système tel qu'un robinet situé entre deux portions de canalisations, après une temporisation déterminée. Un tel dispositif retardateur peut etre utilisé avantageusement dans les domaines aéronautique et spatiaL, et notamment sur des satellites, des lanceurs, des missiles ou des avions. Cette utilisation n'est cependant pas limitative, le dispositif retardateur selon l'invention pouvant aussi etre utilisé dans tout autre domaine industriel dans lequel on dispose d'une source d'énergie fluidique régulée, lorsque existe un besoin de temporisation. Parmi ces domaines, on citera notamment l'automobile, la machine outil, le stockage et le pompage des gaz liquéfiés et L'appareillage ménager. Dans ces derniers domaines, l'invention s'applique avantageusement aux dispositifs de sécurité et aux horloges ou programmeurs des systèmes séquentiels fluidiques. Les dispositifs retardateurs existants comprennent les horloges mécaniques, les minuteries électroniques et les retards pyrotechniques. Les horloges mécaniques ont pour premier inconvénient une fiabilité médiocre due au grand nombre de pieces en mouvement qui les composent. Cet inconvénient est encore accru Lorsque ces horloges mécaniques sont pLongées dans une ambiance dynamique severe (vibratiqns, chocs, etc.) comme c'est notamment le cas dans les domaines aéronautique et spatial. En outre, La puissance disponible dans ces horloges pour effectuer Le changement d'état après temporisation est généralement faible en raison de la démultiplication des mouvements et des nombreux frottements mécaniques. Enfin, la friabilité de ces horloges est encore réduite lorsqu'elles font l'objet d'un stockage de longue durée à L'état de veille, comme c'est le cas dans certaines des applications mentionnées précédemment. On connart aussi des dispositifs retardateurs constitués par des minuteries éLectroniques. Lorsque de telles minuteries sont utilisées dans les domaines aéronautique et spatial, elles présentent L'inconvénient de nécessiter une alimentation électrique durant Leur fonctionnement. De plus, elles sont sensibles aux agressions électromagnétiques et aux rayonnements X et neutroniques, de sorte qu'elles doivent étre durcies vis-à-vis de tels rayonnements, ce qui en accroSt tres sensiblement le poids et l'encombrement. Un troisième type de dispositifs retardateurs connu est constitué par les retards pyrotechniques. Cependant, les retards pyrotechniques pour des durees de L'ordre de 0,5 s, sont encombrants et peu précis (erreur de l'ordre de 5X). De plus, leur activation et l'exécution de leur mission apres temporisation sont accompagnées de chocs pyrotechniques dont il faut protéger les équipements adjacents. Enfin, ces retards ne sont pas réutilisables. L'invention a précisément pour objet un dispositif retardateur à commande fluidique, de type nouveau présentant une masse et un encombrement réduits, et dont La conception robuste lui assure une bonne tenue aux sollicitations dynamiques, ce dipositif éventuellement réutiLisable ou réversible, entant insensible aux sollicitations électromagnétiques pouvant subir sans dommage un stockage de longue durée à L'état de veiLle, assurant une temporisation précise, pouvant fournir de façon tres fiable la puissance souhaitée pour assurer le changement d'état, et n'induisant aucun effet sur les équipements adjacents. Ainsi, conformément à l'invention, il est proposé un dispositif retardateur à commande fluidique, caractérisé en ce qu'il comprend une premiere chambre contenant un fluide visqueux et une deuxième chambre communiquant avec la premiere chambre par un ajutage, la première chambre comprenant une paroi mobile sensible à un signal de pression pour pressuriser le fluide visqueux contenu dans la première chambre et le faire migrer dans la deuxième chambre au travers de l'ajutage, de façon à assurer un déplacement temporisé de La paroi mobile jusqu'à une position de commande d'un changement d'etat d'un système apte à occuper deux étants différents. De préférence, ce dispositif comprend des moyens de régalage de la section de L'ajutage, ces moyens de réglage comprenant notamment une vis-pointeau. Dans un mode de réalisation particulier de L'invention, la paroi mobile est normalement immobilisée en position de repos par un organe de blocage apte à se rompre sous L'action du signal de pression. Pour éviter que le fluide visqueux ne transite vers la deuxième chambre avant l'actionnement du dispositif, ce dernier peut aussi comprendre une valve d'isolement normalement fermée interposée entre la première chambre et la deuxième chambre et dont l'ouverture est commandée par le déplacement de la paroi mobile vers sa position de commande. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif retardateur comprend un bottier, en trois parties rendues solidaires, présentant un alésage central délimitant la deuxième chambre et deux alésages d'extrémité disposes coaxialement audit alésage central communiquant entre eux, deux à deux, par des passages suivant leur axe, la paroi mobile étant constituée par un premier piston coulissant de façon étanche dans un premier des alésages d'extrémité, Ladite première chambre étant formée dans ce premier alésage d'extrémité, entre Le premier piston et une première cloison séparant ce premier alésage d'extrémité de l'aLésage central ; un deuxième piston solidaire du premier piston et coulissant de façon étanche dans le deuxieme alésage d'extrémité ; une chambre apte à recevoir Le signal de pression entant formée dans Le deuxième alésage d'extrémité, entre Le deuxième piston et une deuxième cloison séparant ce deuxieme alésage d'extrémité de L'alésage central ; et une tige traversant lesdites cloisons par lesdits passages et sur laquelle sont fixés le premier et le deuxième pistons, ledit ajutage étant formé dans la premiere cloison. Dans le cas ou te dispositif comprend une valve d'isolement, celle-ci est constituée d'un clapet porte par la tige et loge dans L'alésage central et d'un siège de valve forme sur la première cloison et par lequel débouche l'ajutage. Dans une application particuliere, le système apte à occuper deux états différents est un robinet apte à être ouvert pour mettre en communication deux canalisations ou ferme pour isoler l'une de l'autre ces deux canalisations. Ce robinet peut notamment comprendre une pièce rotative solidaire d'un bras normalement immobilisé en rotation dans un premier état par une extension de ladite tige, lorsque le premier piston est en position de repos, un moyen élastique entrarnant en rotation la pièce rotative vers un deuxieme etat lorsque le bras est dégage de ladite extension sous l'effet de La venue du premier piston en position de commande. Ce deuxième état peut notamment être déterminé par une butée de fin de course sur laquelle peut venir en appui un doigt solidaire de la pièce rotative, sous l'action du moyen élastique. Un exemple de réalisation d'un dispositif retardateur à commande fluidique conforme à l'invention va maintenant etre décrit, à titre d'exemple nullement limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue de coté, en coupe partielle, d'un dispositif retardateur conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue agrandie d'une partie du dispositif de la figure 1 illustrant plus précisément l'extrémité de la vis pointeau permettant, conformément à L'invention, de régler la section de l'ajutage assurant le déplacement temporise de la paroi mobile du dispositif, - la figure 3 est une vue en coupe selon La Liane III III de la figure 1 du dispositif de l'invention, et - la figure 4 est une vue en coupe partielle selon la ligne IV-IV de la figure 1 du dispositif de l'invention. Dans l'exemple de réaLisation illustré par les figures, on a représente un dispositif retardateur à commande fluidique permettant, lorsqu'un signal de commande fluidique lui parvient, de mettre en communication deux canalisations C1 et C2 apparaissant sur la figure 4, ces canalisations étant isolées L'une de l'autre à l'état de repos par la fermeture d'un robinet R. On comprendra cependant aisément que cette application particuliére n'est nullement limitative, comme on l'a d'ailleurs déjà mentionné précédemment. En se reportant à la figure 1, on voit que le dispositif retardateur selon L'invention comprend principalement un bottier 10. Ce bottier 10 comporte une partie centrale 10a dans laquelle sont formés deux alésages coaxiaux 12 et 14 séparés par une cloison 16. Le bottier 10 comprend également une deuxième partie 1Ob fixée sur l'extrémité de l'alésage 12 opposée à la cloison 16, par exemple au moyen des vis 18. Dans cette partie 10b du bottier est formé un troisième alésage 20 axialement aligné avec les alésages 12 et 14 et une cloison 22 séparant l'alésage 20 de L'alésage 12.A L'opposé de la cloison 22, L'alésage 20 s'ouvre directement à L'extérieur. Le bottier 10 comprend enfin une troisième partie 10c en forme de plaque, fixée sur la partie 10a par exemple au moyen des vis 24, de façon à obturer L'extrémité de L'alésage 14 opposée à La cloison 16. Le dispositif retardateur de l'invention comprend également un équipage mobile constitué d'un piston 26 monté coulissant de façon étanche à L'intérieur de L'alésage 14, d'un piston 28 solidaire du piston 26 et monté coulissant de façon étanche à L'intérieur de L'alésage 20 et d'une tige 30 disposée selon L'axe des alésages et reliant de façon rigide Les pistons 26 et 28 en traversant des passages formés à cet effet dans les cloisons 16 et 22. L'étanchéité du coulissement du piston 26 dans l'alésage 14 est assurée par un joint 27 reçu dans une aorae annulaire formée à la périphérie du piston 26. De façon comparable, un joint 29 est reçu dans une gorge annulaire formee à la périphérie du piston 28. Conformément à l'invention, la chambre 32 formée dans l'alésage 14 entre le piston 26 et la cloison 16 contient un fluide visqueux, tel que de l'huile. Cette chambre 32 communique avec la chambre 34 formée à l'intérieur de l'alésage 12 par un ajutage 36 traversant la cloison 16. De préférence, la section de l'ajutage 36 peut être réglée au moyen d'une vis pointeau 38 montée dans la partie 10a du bottier et dont l'extrémité conique 38a (figure 2) est pourvue d'une gorge 38b dans laquelle débouchent deux parties de l'ajutage 36 communiquant respectivement avec la chambre 32 et avec la chambre 34. Grâce à cet agencement, il est possible en vissant plus ou moins profondément la vis pointeau 38 dans la partie 10a du bottier, de régler la section de l'ajutage 36 pour lui donner la valeur souhaitée. La vis 38 est immobilisée par Lin écrou 39. En se reportant à nouveau à La figure 1, on voit que lorsque le dispositif selon l'invention est dans sa position de repos, le piston 26 est en appui contre La partie 10c du bottier 10. La chambre de commande 40 formée entre Le piston 28 et la cloison 22 pressente alors un volume minimum. Dans ces conditions, pour éviter que le fluide visqueux remplissant la chambre 32 ne s'échappe dans la chambre 34, la communication entre ces deux chambres est interrompue par la fermeture d'une valve d'isolement. Cette valve comprend un clapet 42 en élastomère, fixé sur La tige 30 à L'intérieur de la chambre 34 et dont une extrémité tronconique tournée vers la cloison 16 est alors en appui sur un siège 44, de forme complémentaire, formé dans cette cloison 16 et dans lequel débouche l'ajutage 36. La commande du dispositif retardateur de La figure 1 est assurée en injectant dans la chambre 40 un fluide hydraulique ou pneumatique sous pression. Cette injection est faite par un passage 46 représente schématiquement sur la fanure 1. Lorsqu'un fluide sous pression est injecté dans la chambre 40, l'équipage mobile formé par les pistons 26 et 28, la tige 30 et le clapet 42 porté par cette derniere, se déplace vers le haut en considérant la figure 1. Conformément à l'invention, la vitesse de ce déplacement dépend de la section de l'ajutage 36, qui détermine le temps nécessaire au fluide visqueux contenu dans la chambre. 32 pour migrer dans la chambre 34 au travers de cet ajutage. Un déplacement temporisé de L'équipage mobile jusqu'à une position de commande est ainsi assuré. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures, et comme on l'a déjà mentionné précédemment, le dispositif temporisé qui vient d'être décrit est utilisé pour déclencher, avec un retard déterminé, la mise en communication de deux canalisations C1 et C2 par ouverture du robinet R normalement fermé en position d'attente. Ce robinet R comprend un corps 50 fixé à une extrémité, par exemple au moyen de vis 52, sur une extension de la partie 10c en forme de plaque du bottier 10 et fixé à son extrémité opposée, par exemple au moyen de vis 54, sur une plaque 56. Cette dernière est elle-même fixée aux parties 10a et 10b du bottier 10 par les vis 18. Le corps 50 du robinet R présente un alésage central 58, d'axe parallèle à l'axe de L'équipage mobile du dispositif retardateur. A l'intérieur de cet alésage 28 est montée de façon rotative et sensiblement étanche une pièce cylindrique 60. Cette pièce 60 est traversée par un passage radial 62 qui peut être amené dans Le prolongement de deux passages radiaux 64 et 66 formés dans le corps 50 et dans Lesquels débouchent les canalisations Cl et C2, comme L'illustre la figure 4. Plus précisément, ces canalisations Cl et C2 sont raccordées de façon étanche sur le corps 50, respectivement dans le prolongement des passages 64 et 66, par des raccords 68 et 70. Dans les conditions anormales de repos et comme l'illustrent les figures 1 et 4, la pièce cylindrique 60 est disposée de telle sorte que l'axe du passage 62 soit disposé Dar exemple à environ 900 de l'axe commun des passages 64 et 66. La communication entre les canalisations C1 et C2 est alors normalement empêchée. La pièce cylindrique 60 du robinet R est solidaire d'une tige cylindrique 72 qui traverse de façon étanche la partie du corps 50 adjacente à la partie 10c en forme de plaque du bottier 10, avant de traverser également cette partie 10c. A l'extrémité de la tige 72 faisant saillie au-delà de La partie 10c est fixé un bras 74 en forme de levier, cette fixation étant assurée par exemple au moyen d'une goupille 76 et de deux vis 78. Un doigt 80 est visse sur le bras 74 de façon à être reçu dans une rainure en arc de cercle 82 (figure 3) formée dans la partie 10c du bottier 10 et centrée sur l'axe de la tige 72. Les extrémités de la rainure 82 définissent ainsi des butées de fin de course sur lesquelles vient en appui le doigt 80 dans deux positions extrêmes du bras 74, ce dernier pouvant tourner d'environ 900 avec la tige 72 et la piece 60, entre ces deux positions extrêmes. Le fluide contenu ou véhiculé dans les canalisations C1, C2 et dans le passage 62 de la pièce 60 est confiné dans l'alésage 58 par deux joints d'étanchéité 57 et 59. le joint 57 est mont sur une partie de la plaque 56 faisant saillie à L'intérieur de l'alésage 58 et le joint 59 est immobilisé dans ce meme alésage par une rondelle 61. Une vis 63 bloquée par un ecrou 65 permet de purger, de vidanger ou de mettre en pression le fluide admis dans L'alésage 58. Cette vis 63 est fixée dans la plaque 56 selon L'axe de cet alésage. Un ressort de torsion 84, entourant une pièce tubulaire traversée par la tige 72 et située entre la partie 10c du bottier 10 et Le corps 50 du robinet R est fixé par L'une de ses extrémités sur le corps 50, alors que son extrémité opposee prend appui sur le doigt 80. Ce ressort 84 tend à faire tourner le bras 74 dans Le sens de la flèche F sur la figure 3 lorsqu'il est libéré, de façon à amener le doigt 81 en appui contre L'extrémité de La rainure 82 située-à gauche sur la figure 3. Dans les conditions normales de repos illustrées en trait plein sur les figures 1 et 3, le ressort de torsion 84 est précontraint de telLe sorte que le doigt 80 soit pratiquement en appui contre l'extrémité de la rainure 82 située entre Les axes des tiges 30 et 72. Le maintien du bras 74 dans cette position est assuré par une extension 86 de la tige 30 du dispositif retardateur qui traverse la partie 10c du corps 10, ainsi qu'un trou 88 formé à L'extrémité du bras 74. Le passage 62 forme dans la pièce 60 est alors disposé approximativement à angle droit par rapport aux canalisations C1 et C2, isolant ainsi celles-ci l'une de l'autre. Une goupille 90 traversant l'extension 86 de la tige 30 au niveau de la face du bras 74 tournée vers l'extérieur du dispositif retardateur évite qu'un déplacement de l'équipage mobile de ce dernier ne se produise accidentellement. Lorsque le dispositif retardateur est mis en oeuvre de la manière décrite précédemment, la goupille 90 se rompt et l'extension 86 de la tige 30 s'escamote progressivement à l'intérieur du corps 10 du dispositif, jusqu'à ce que l'extrémité de cette extension vienne affleurer La face extérieure de la partie 10c du bottier. L'énergie emmagasinée dans le ressort 84 est alors libérée et provoque la rotation du bras 74, de la tige 72 et de la pièce cylindrique 60, jusqu'à la venue en butée du doigt 80 sur l'extrémité opposée de la fente 82, comme l'illustre la fleche F sur la figure 3. Dans ces conditions, le passage 62 formé dans la pièce cylindrique 60 vient se placer dans le prolongement des passages 64, 66, mettant ainsi en communication les canalisations C1 et C2. Le changement d'état du robinet R est ainsi assuré, avec un retard déterminé par le temps nécessaire au fluide visqueux pour migrer de la chambre 32 dans La chambre 34 au travers de L'ajutage 36. On comprend aisément que Le dispositif qui vient d'être décrit peut subir différentes variantes sans sortir du cadre de L'invention et que son application n'est Das limitée à la commande d'un robinet. En particulier, le piston 26 dont le déplacement commande la nigration du fluide contenu dans la chambre 32 vers la chambre 34 peut être remplace par une paroi déformable. La section de l'ajutage 36 peut également ne pas etre réglable et La valve empêchant au retour la migration du fluide visqueux entre les chambres 32 et 34 peut être réalisée de façon différente. REVENDICATIONS 1. Dispositif retardateur à commande fluidique, caractérisé en ce qu'il comprend une première chambre (32) contenant un fluide visqueux et une deuxième chambre (34) communiquant avec la première chambre par un ajutage (36), la première chambre comprenant une paroi mobile (26) sensible à un signal de pression pour pressuriser le fluide visqueux contenu dans la première chambre et le faire migrer dans la deuxième chambre au travers de l'ajutage, de façon à assurer un déplacement temporise de la paroi mobile (26) jusqu'à une position de commande d'un changement d'état d'un système (R) apte à occuper deux états différents. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de régalage (38) de la section de l'ajutage (36). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de réglage de la section de L'ajutage (36) comprennent une vis-pointeau (38). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la paroi mobile (26) est normalement immobilisée en position de repos par un organe de blocage (90) apte à se rompre sous l'action du signal de pression. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une valve d'isolement (42, 44) normalement fermée interposée entre la première chambre (32) et la deuxième chambre (34) et dont l'ouverture est commandée par le déplacement de La paroi mobile (26) vers sa position de commande. 6. Dispositif selon L'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérise en ce qu'il comprend un bottier (10), en trois parties rendues solidaires, présentant un alésage central (12) délimitant la deuxième chambre (34) et deux alésages d'extrémité (14, 20) disposés coaxialement audit alésage central communiquant entre eux, deux à deux, par des passages suivant leur axe, La paroi mobile entant constituée par un premier piston (26) coulissant de façon étanche dans un premier (14) des alésages d'extrémité, ladite première chambre (32) entant formée dans ce premier alésage d'extrémité, entre le premier piston (26) et une première cloison (16) séparant ce premier alésage d'extrémité de l'alésage central ; un deuxième piston t28) solidaire du premier piston et coulissant de façon étanche dans le deuxième alésage d'extrémité (20) ; une chambre (40) apte à recevoir le signal de pression etant formée dans le deuxieme alésage d'extrémité, entre le deuxième piston (28) et une deuxième cloison (22) separant ce deuxieme alésage d'extrémité de l'alésage central ; et une tige (30) traversant lesdites cloisons (16, 22) par lesdits passages et sur laquelle sont fixés le premier et le deuxieme pistons, ledit ajutage (36) étant forme dans la première cloison (16). 7. Dispositif selon les revendications 5 et 6 combinées, caractérisé en ce que la valve d'isolement comprend un clapet (42) porté par la tige (30) et logé dans L'alésage central (12) et un siège de valve (44) formé sur la première cloison (16) et par lequel débouche l'ajutage (36). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérise en ce que le système apte à occuper deux étants différents est un robinet (R) apte à être ouvert pour mettre en communication deux canalisations (Cl, C2) ou fermé pour isoler l'une de l'autre ces deux canalisations. 9. Dispositif selon la revendication 8, prise en combinaison avec l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le robinet (R) comprend une pièce rotative (60) solidaire d'un bras (74) normalement immobilisé en rotation dans un premier état par une extension (86) de ladite tige (30), lorsque le premier piston (26) est en position de repos, un moyen élastique (84) entratnant en rotation la piece rotative (60) vers un deuxième état lorsque le bras (74) est dégagé de ladite extension (86) sous l'effet de la venue du premier piston en position de commande. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractEris pn ce que le deuxième état est détermine par une butée de fin de course (82) sur laquelle peut venir en appui un doigt (80) solidaire de la pièce rotative (60), sous l'action du moyen élastique (84).