Brevet FR2723619A1 — publié le 19960216

CE T PNEETIQUE SURqJE la présente invti or nei rle domine d circits Ermati. Elle acuene plus partiaculière t la réalisation d'un circuit peumatique ocaprtant au moinsr une cacité atiq, au nmirns une vare, et des canalsation. A titre d'em]ple, la figure 1 rerete le sd*a pneatique d'un appareil 20 cuaprtant un circuit pnrmtique 10 du gere prcité. Cet appareil, caumrcialisé par la dar osse sous la dsignatian 'rrater de pression type 301", permet de tester au calibrer au sol des éqip ets Àié rkies d'aérLafs, tels que des ar r, des altimètres, variitres... I 1 cx rte de sorties 1, 2, 3, 4 délivrant des pressions de rféree Pt au Ps, allant de qelqes millibars à plusieurs bars, qUe l'an appliqe en entrée d prises de pression d'un aéroef. Chaqe sortie de pression du geératar peuxt eêtre rélée avec précision, afin de siruler des valeurs de pressiaon statique (Ps) au de pressian totale (Pt) qui sait rmN,lemlet es en vol par l'aéronef. Le genrateur de prssesion 20 comprend esseniellement, en entre du circuit peumatiqge 10, une pompe à dpression 5 et une pompe à surpression 6 et, en sortie du circuit pneuatique, un systme de valves de sécurité 7, un system d'affichage des pressirons 8, et divers tuyaux de raccrdement 9. le circuit pneumatiue 10 coastitue le coear du generateur de pression 20. I1 cprd des capacités pneumatiques de dression 11, dans lesquelles on fait le vide au moyen de la pompe 5, une capacité de surpression 12, mise scus pression grce à la pompe 6, des vares de comnutation pe._ tics 13-1 à 13-6 dbnt une reçoit en entre la prsion atmsi-hrique (Pa), diverses canalisations 14, et des roneus 15 de oecanalisations, formant la jonction d'au moins trois canalisations. LesT capacits p matiq sont des orps creux étanches d'un volume assez important pxuvant atteindre plusieurs centaines de cm3. Elles penrettent de narintenir avec une bcnre stabilité en sortie du gnrateur de pression, les valaeurs de pression recherches, à condition que le de-bit d'air soit quasiment nul. On o(,naît essentiellement deux séd es pour realiser des circuits naneti4es de oe type. 2 2723619 La prière cornsiste à réaliser les capités prratigs ave des pices en fbnx de cloches, faites de métal aiouti aU de atière plastique, ci sant visses r un supprt par l'intemiaire d'un joint d'étanchéité. Les autres élmits dci cirait, cue les varn, les canalisations, les roeId, saont di.i es dans le coreroe et figurt dans divers catalogues. Par exaeple, les roeuds sait de pieces de r eit en fone de te, les abralisaticins sont des tuyaux souples en cutdco, etc. Ies circuits pI aties raliss sel cette prenière magroeI, à partir de.coEoants individiuls de qualité, présantt 1' ir wiet d'être Cet, cer d élé et d e nt doit eprésenter ure qalité propre pa/r satisfaire les sp6cificaticns de taene de pression au dresian du prodxit final. Par exmple, pour le brzarnamermt des tuyaux, on doit faire apel à des racocrds vissants à joint torique au à écrasemrnt de bague bi'nique, qui auflmtent le coût du dispositif. Enfin, de tels circuits sont eartxrsant, chaque éleent devant être fixé sur un suppcrt, et sont sa. tibles de cLrruion. la deuxie meétoxxde ucuue, utilisée jusqu'à présent par la brarjLsse, est illustree par la figure 2. Tes capacités, 1, 2, les canalisations 14 et les noexls 15 du circuit pneLmatique 10 sont realises d'un seul bloc au moyen de plaques 17 de polytf1}rylate de mréthyle (Plexiglas) gravees, epil1as les unes au dessus dEs autres. Les canalisation 14 diixuchent à la surface de la plaque supériaire sur lauelle an peut fixer, grace à des inserts nrtalliqs 16, des éléments de rcacurdmmTut ou, di( xnent, des vannes. Cette technique penmet une bone intéracon du circuit pnlematique, rnas deeure trés coûteuse à ettre en oeuvre, en raison du teaps de nmain d'oeuvre important cque nrcsite la gravure des différentes plaques. Ainsi, un objet de la présente inventicn est de prévoir un circuit pllm'atiq apprtant les avantages suivants: - un bon naintiaen mcanique des xoqposants, - une bane étanchéité au vide et à des spcifications de pression pouvant atteirdre quelques bars, - une bcnne résistanoe mécanique et chiique en envir xients sevères (oerrosion, vibratirons), - un coût de fabrication et un temps de main d'oeuvre réuits. 3 2723619 Rour attemidre acs cbjetifs, la présete invention previt de réaliser un circuit àç t à partir de crxisarnts simplifies reliées selon une nmet1odedee raxnosment rapide, puis de noyer dans une resine le ciroit pra--ssblé, la résioe une fois durcie assurant taiout au partie de l'étaxcheité du circuit, ainsi que le maintien des divers éléments et leur Ainsi, à partir d'un circuit pneumati pe arfait et rudiaiitaire, qui ne Lpréseterait pas en lui-mêne une éta ite suffisante s'il était monté dans l'air, on cbtient, grâae à un surmoulage de résine, un circuit présentarnt d'excelleitess propriétés pnsumatiques et mécaniques. Plus particulièrerent, la présente invention prévoit un circuit prnatiqce coqrnant au moins une capacité pneumatique, au moins une varnne, et des tuyaux souples de rar Ent, au tooins un de ce éléments au un racLcmrdIEnt de l'un de es éléments étant d'une striucbre tres simple ne peemettant pas d'assurer une tenue en pression au en dépressi oonEfcame à des cifitions du circuit, circuit enrobé dans un bloc de réesine assurant tout au partie de l'étanchéité du circuit et la tenue mécanique des élélents. Si la vanne est à cmmaznde manuelle, il convient bien entendu de laisser libre l'organe de cmnanrde de la varnne. Avantageuseent, la capecité pneumatique campred un trrçon de tube de PC (polychlaorure de vinyle) b=Ich à ses extrémités, imuni d'au moins un crifice dans lequel est introduite l'extremité d'un tuyau souple. Avanrta isEment, la vanne coprend plusieurs becs de sortie et/ou plusieurs becs d'entrée auxquels sont raccor ds tuyaux. On réalise ainsi, de façcn simple, à 1 'entrée et/au à la sortie de la vannrre, des noeuds de canalisation remplaçant les tés de raccordement classiques. Cn peut aussi former des noeuds de canalisation au niveau de la capacite en introdasant dans le tube de PVC les extréités de plusieurs tuyaux souples. Le noeud est alors faorme à l'intéerir mie de la capacité. Cette mtho1xde se justifie par 1'extrême simplicité des liaisons, qui ne ném esitent pas de recourir à des moyes de rxrrdment classiques, étanrches et ccu^tex. Avantasenent, au moins une fae du bloc de résine ccoprend des irnserts métalliques munis de trous tarauds. Cela permet de fixer le bloc sur un support. De p-référe-e, la resie d'enrbage est une resine polymretae bicrollsant (résine et durcisse=r), ayant un oeefficient de dilatation assez faible et un point de transition vitreuse situe au dea de la caire de toedn-dture de faonicrient, ciroait pCeum e. (3 type de resine est utilisé dans le dtrine des i, par exTple pour i 'enrrbg de transformateurs. Il rerésete un bon cp is entre soplesse et rigdite. Par ailleurs, les resines poxlyurth sont, aoEt.rat r aux résines epoxy, faiblenm3-t ex>thermiqueq, de sorte que 1 'on n'a pas à crairdre, perdant la polyérisatica, une élévation de Ct qui pourrait detruire au faire fluer le PVC. Enfin, la d rdlqmse a remare, et cela gararxtit la bcnoe étand éité des capacités çoe cgtles, cue les resines polyuréthane arent fortemnt au PVC. Ces objets, c'acéristiqu et avanta de la présete iweition açppra- itt plus clairmaent à la lecbire de la dscription suivante d'un ice de réalisation de l'oinvOition, faite en relation avec les figures jointes parmi lesqlles: - les figures 1 et 2 sant relatives à l'art antéeur et oat été la figure 3 reréet un ciroait pneumatique selon l'irwetiain, enrbé dans un bloc de résine, - la figure 4 est une vue en coupe d''un élèenrt du circuit de la figure 3, - la figure 5 est une vue en coupe d'un autre élémeit di circuit de la figure 3, et - la figure 6 illustre un procé-é de fabrication d'un circuit çmmatique selai la présenite Lventiai. Dans un souci de simplicite, an a représeite en figure 3 et sur les figures suivantes un ciracit pr _atique 60 de mroinire coxplexité que le circuit représente en figure 1, suffisant pour décrire les caractéristiqus de la présente iriventicrn. Les f igures 3 et siivanitoe représentent donc un circuit 60 selcr l'irnveticn. nI c1pcrte deux varrbs 40 de comlutaticr de fluide, comLareit S marlellement par des poirltaux 41, des capacités aiues 50 (dont deux sait visibles en figure 5), et des tuyaux de ra rent 31 en caoutchouc au En Noprène, forrmrt un rseau prEic. Omm on peut le voir sur la figure 3, le circuit poeumatique 60 vu de 1'extérieur se présente cuome un bloc de résine 30, dans lequel sant totaleim-t a[:ris,.,e les crmpsants du cirait. Seuls dépassent di bloc de 2723619 resine 30 les pointeaux de cuErde 41 des varres 40, et les tesmirais de certains tuyaux 31 fonmant les entrées au les sorties cdui cirait. Pour la fixatici du bloc 30, il est prevu des inserts métalliq 32 comportant des tr taraués. La figure 4 représte une vanner de comtutation 40. La vanne cxmpurte un corps métallique 42 entièrement priscmier dans la résine, à l'exreption de la faoe serieuare qui est affleurante. De façon classique, le pointeau de commarde 41 est vissé dans une cavité cylindrique taraudee 43 du corps de vanne. Il porte un preier joint torique 44 qui isole la cavité de la prosion extériaeure, et un setxni joint torique 45 qui assure la fernebre de la vanne lorsque le pointeau est en position basse. Selon l'invention, l'entrée et la sortie de la vanme cprôet dhoane deux becs de bra urut, rsetiveent 46-1, 46-2 et 47-1, 47-2, qui déocit dans la cavité interne, sur lescquels vierrent s'enLarxer des tuyaux 31. Ces doubles es d'etrées au de sortie pemettet d' ir l'équivalent d'un rnoed de onalisation en amsit et d'un noeud de canalisation en aval de la vame, sans recourir à une pieoe particulièere. Le rxnmbre de becs ckdont peuit être maunie la varnne n'étant pas limité, l'hnre du métier pourra adapter la vanne à la confi'uraticn du circuit à réaliser. la figure 5 représeate, au oeur du bloc de résine 30, des capacités çre atiques 50 selon la présaente invention. Les capacités pnmatiques 50 sont obtenues au moyen de tronçons de tubes 51 de PVC (polychlorure de vinyle), d'un type ordirnaire disponible couramment dans le ommeroe et de très bas coût. Les tubes sant bouchs à leurs extremités par des emtxuts classi.ques 52 en PVCI, emmtranchs et ollés sur la pardi intéerieure des tubes. Pour leur raccordement, les tubes sant tout simplemsrt perces et présentent des arifices 53 au travers desquels péntrent des extrémités de tuyaux 31. De préférence, le diamètre des orifices 53 est sensiblement inférieur au diamètre externe des tuyaux 31. an voit que oe mode de realisatian élémentaire de capacités neumaticques et de r__m tnix ts n'est pas en lui même propre à tenir les speifications en pression au depression du circuit, et ne présenterait pas un étanchéité suffisante si le circuit n'était pas enrbé par la resine. En outre, saus l'action des pressicns au dépressions, des dxcs et ds vibraticrns, les tuyaux viedraient 31 tôt au tard à se céplaoer dans les orifices 53, ce qui serait une sourue de defaillance supplementaire. Il est donc aisé, grâce à la simplicité des n s de 1'invention, de réaliser tous types de circuits, quelque en soit la comiplexité. EhI outre, comme on l'a déjà fait avec la vanne 40 de la figure 4, on peut créer des noeuds de canaliti sans avoir recours à des pièces supplmritires, en intrcduisant plusieurs tuyaux dans les tubes 51. L'hamme du métier notera que le choix de la résine d'enrobage 30 peut déterminer la qualité de l'étanrchéité des divers raaI odemens. On doit, premièrement, chdoisir une résine susceptible d'adhrer aux divers matériaux dont sont costitués les éléments du circuit. on doit ensuite faire un ccUrrcxMis Entre: - une résine souple, qui va garantir une bonne étandhéité en croervait son adhérence dans le tamsE, car elle va absorber les c=rtraies xroaniqes ou thermiques, et notamment les diverses dilatations des éléments du circuit, - une résine rigide, devenant roins adhérente avec le temps mais assurant un cne b taue m canique dcs éléments, une rigidité suffisante du bloc de résine, et capable d'autre part de maintenir les inserts de fixation 32. Le choix de la résine d'enrobage résulte ckdoc d'un caromnis qui est à la partés de l'hcume du métier. Cn conseillera toutefois, à titre d'example rno limitatif, d'utiliser une résine polyuréthare de dureté comprise entre 50 et 80 points sur l'échelle de dureté shore D, choisie par la decadresse pour les raisons suivantes - faible coût, - mise en oeuvre rapide et aisée, polymérisation à la taepérature ambiante en 24 heures, - pas ou peu d'exthermie durant la polymérisation, - coefficient de dilatatiion lirnéaire faible, - terpérature de transition vitreuse assez élevée, de l'ordre de 90 C, - dureté suffisante pour intrcxbire des inserts de fixation dans le bloc de résine. Différents essais réalisés avec cette résine ont nxntre: - une adhrence nyennme sur les tubes de caoutchouc, qui peut entraîner des décollements le long des tuyaux. TIutefois, on a rearqué que ces deUements ait une lornueur limité à quelques m ll'r, et sant sans caxsquenoes sur l'étanchéité des capacités pnematiques, - une adhrence moyenne sur le ittal, qui peut entraînrr un perte d'étarciéité au niveau des becs de raCxxkrLaent des vane, à laouelle an peat reméiier de diverses manières, irdiquées plus loin. - une aJhérence excellente sur le PC, qui car-antit l'étanchéité en tutes circrontances des capacités pneumatiques, et de façqn générale de tout élémen en PMC. Le système ainsi réalisé a résisté avec succxs à des pressios de plusieurs bars, à de cycles tJertiques allant de -15 à +500C, et à un stocka de plusieurs heares à -400C ainsi qu'à +700C. Par ailleurs, son coQt de revient est envirai 10 à 20 fois inférieur à celui d'un disoitif classique &quivalent. Bien entendu, selcn la résine choisie, et en raison du travail mcanique que subit la résine, il peut se pr-cuiire des 'clleoents à partir des points d'émenjerge de tuyaux 31, au à partir des zones d'affleurement des vannes 40. Toutefois, ces dco_11aernts ne se propaent pas au coeur de circuit et ne sant lcetibles d'affecter que les zcnes proches de la surface. Airni, cuaLe on l'a déjà irdiqué, des d'collements entre tuyaux et résine peuvent se produire aux points d'émetergene de- tuyaux 31, mais ne se r-re--rige le laon des tuyaux que sur quelques miillinétres. Dans le cas de la varre 40 rerésentée en figure 4, un décollemaert plus imiprtant peut également se produire depuis la surface de la résine (car l'adhérence sur le nÀtal est toins bonnre), et se prpcager le lcn-j de corps de vanne 42, à l'interface métal/résine, jusqu'aux becs 46, 47, en créant une ligne de fuite. On prerdra dcrc quelques précauticrs en renforçant l'étanchéité de lxrdCoents prcches de la surface. Par exemple, on pourra mniur les bees 46, 47 de dentelures, cy, représenté en figure 4, ou bien, si la surface des becs est lisse, coller soigneusement les tuyaux 31. Grâoe à la résine d' err age, on sait que ces liaisas resterait étanues car elle serait fermemetr maintenres, même si d' éwnuels cco11aierits se produisent. [he autre solutian, qui peut se aoeuler à la précente, consiste à réaliser un usinage grossier de la surfaoe du ocrps de vanne, pour lui cxnférer une certaine rugosité, de sorte que 1'adérence de la résine en sera notablemant amélierée. Cn pourra à cette occasicn créneler la surface du corps de varre, pour anéliorer sa terue mécanique dans le bloc de résine. Enfin, une derniÈre 8 2723619 êtIxxe encore plus efficace conrsiste tout simplement à réaliser le corps de varne avec un matériau sur lequel la résine va bien adhérer, par example du PVC si l'on dchoisit la résine polyuréthane prcposée plus haut. Le procd1é de surmailage fait appel au camakissances normales en la nmatière. Il est illustré en figure 6. Les éléments du circuit 60 sont introduits dans une bote cdumxtable 70. Les vannes 40 sont pseées au fond de la boîte et maintenues au mryens de vis à têtes plates 71 vissées en lieu et place des pointeaux de cirarxl. Les tubes PVC 51 sonit pOS sur les vares et empilés les uns sur les autres, la rigidité des tuyaux 31 étant suffisante pxir assurer le maintien de l'ensemble. De préférerce, on laissera un espace suffisant entre les tubes de PVC afin que 1 'enrobage se fasse bien taiout autour des tubes. La résine est prarée par adjncrtion du durcisseur, puis dcbulée dans une cloche à vide. On verse la résine, on la laisse polymériser puis on dcémnte la boîte. Il apparaitra clairement à l'home du mIétier que la présente invention est susceptible de nombreuses variantes de réalisations et perfectianrnents. Ainsi, un mode de réalisation que la dermndresse envisage de tester, consiste à réaliser les capacités pneumatiques avec une matière solvable, par exemple du polystyrène, dissoute après polymérisation au moyen d'un solvant sélectif injecté dans le circuit. D'autre part, on peut ajouter à la résine des billes de verre creuses afin de diminuer sa densité. Egalement, on peut utiliser des vannes cXmnées électriquement entièrement nyées dans la résine. Enfin, la présente invention paeut être étenduie à la réalisation de tous types de fonctions pneumatiques. 9 2723619 REVENDICAICNS 1. Circuit pneumatique (60), cmprenant au moins une capacité pnsematiqc (50), au moins une vanne (40), et des tuyaux scuples (31) de ra=xxeisent, au moins un de es élemnts ou un u rac Lcc t2 de l'un de ces éléments étant d'une structure très simple ne permettant pas d'assurer une tenue en pression ou en dépression conforme à des sptcificationsc du circuit, caractérisé en ce qu'il est enrobé dans un bloc de résine (30) assurant tout ou partie de l'étandhéité du circuit et le maintien nm îqoue des élgments. 2. Circuit peumatique selan la revendication pr'ékente, caractérisé en oe que ladite capacité pneumatique comprend un tronçon de tube de PVC (51) bouché à ses extrânités (52), muni d'au toins un orifioe (53) dans lequel est introduite l'extrànité d'un tuyau souple (31). 3. Circuit peaatique selon l'une desc revendicatincrs précdentes, caractérisé en ce que ladite vanne (40) camprernd plusiaeurs becs de sortie (46-1, 46-2) et/ou plusiaeurs becs d'entrée (47-1, 47-2) auxquoels snait racoidés des tuyaux (31). 4. Circuit pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bloc de résine (30) cxoprerd des inserts m; talliq (32) munis de trus taraudés. 5. Circuit prnatique selon l'une des revendicatincrs précéxentes, caractérisé en ce que la résine d'enrubage (30) est une résine polyuréthane bicampoant ayant un coefficient de dilatation assez faible et un point de transition vitreuse situé au delà de la game de température de fcrtior=ment du circuit pneumatique.