Brevet FR2888898A1 — publié le 20070126

DISPOSITIF ET PROCEDE POUR CONTROLER L'ETAT D'UN ACCUMULATEUR D'ENERGIE 10 La présente invention concerne un dispositif et un procédé pour contrôler l'état d'un accumulateur d'énergie relié à un système de fluide. Les avions sont généralement équipés de plusieurs circuits hydrauliques, un principal et au moins un auxiliaire, indépendants et autonomes qui permettent l'actionnement de l'ensemble des servitudes de l'avion. La Figure 1 représente schématiquement un tel circuit hydraulique pour la commande d'une gouverne 1. Ce circuit hydraulique fermé possède un réservoir 2 de fluide relié par un circuit de distribution 3 à un vérin hydraulique 4. Un tel circuit de distribution 3 comprend des tuyauteries rigides et éventuellement des tuyauteries flexibles pour les raccordements mobiles (freins, trains d'atterrissage,...). La génération de puissance hydraulique est assurée, par exemple, par une pompe à piston à débit variable 5. Lorsque le pilote agit sur une commande 6 telle qu'un manche, un signal de commande est envoyé vers un calculateur 7 qui contrôle un sélecteur 8. Sur la Figure 1, le sélecteur 8 est en position "rentrée". Une face de ce vérin 4 reçoit la pression hydraulique dans une chambre d'entrée 9 entraînant un mouvement du vérin vers la droite. La gouverne 1 se déplace alors vers le bas. La chambre de sortie 10 de ce vérin étant reliée en retour vers le réservoir 2, le fluide présent dans cette chambre 10 est envoyé vers le réservoir 2. Un transmetteur 11 envoie un signal de statut de la gouverne 1 vers le calculateur 7 pour affichage 12. Bien entendu, le sélecteur 8 peut envoyer le fluide sous haute pression vers la chambre 9 ou vers la chambre 10 en fonction du sens de déplacement voulu de la gouverne 1, vers le bas ou vers le haut. Il est connu que pour fonctionner de façon efficace, les consommateurs 4 ont besoin d'une pression nominale constante dans les chambres 9 ou 10 en fonction de la manoeuvre à réaliser. Des manoeuvres rapides font alors chuter la pression nominale de manière transitoire car les pompes hydrauliques ne sont pas en mesure d'assurer le maintien de cette pression surtout si les consommateurs 4 sont situés loin de cette source de puissance. Le fluide entrant dans la chambre d'entrée 9 doit en effet être sous pression nominale afin de faire bouger de manière optimale la gouverne 1. Le fluide à basse pression étant dans la chambre de sortie 10 retourne via une ligne hydraulique à basse pression BP vers le réservoir 2. C'est cette différence de pression entre les chambres d'entrée 9 et de sortie 10 qui actionne la gouverne 1. On a recours alors à un accumulateur à réserve d'énergie 13 qui va restituer sa réserve d'énergie hydraulique vers le ou les consommateurs 4 afin de maintenir la pression à un niveau proche de la pression nominale de fonctionnement. Cet accumulateur à réserve d'énergie 13 est placé sur la ligne hydraulique à haute pression HP entre le générateur de puissance hydraulique 5 et les consommateurs 4 les plus éloignés de ce générateur de puissance 5. Cet accumulateur 13 permet également d'absorber les surpressions générées dans le circuit hydraulique par le fonctionnement des consommateurs 4. On évite ainsi que la structure et les équipements de l'avion soient endommagés lors de brusque variation de pression dans les tuyauteries. Un accumulateur à réserve d'énergie 13 comprend deux cavités 14, 15 (Figure 2). Une première cavité 14 reliée au circuit hydraulique, et une deuxième cavité 15 dans laquelle est emprisonné un gaz sous pression. Une paroi élastique peut être mise en oeuvre pour délimiter ces deux volumes 14, 15. Or cette paroi élastique peut perdre de son efficacité par un contact prolongé avec le fluide, le gaz sous pression dans la deuxième cavité 15 migrant alors dans le fluide par exemple. Le bon fonctionnement de cet accumulateur à réserve d'énergie 13 n'étant garanti que lorsque l'accumulateur est correctement pressurisé, il est nécessaire de s'assurer régulièrement de la pression du gaz présent dans la deuxième cavité 15. Cette opération est réalisée par un opérateur de maintenance au moyen d'un manomètre 16 pour chacun des circuits hydrauliques de l'avion. L'immobilisation de l'avion au sol, ainsi que la nécessité d'employer du personnel qualifié pour accomplir ces opérations de maintenance, entraînent un coût important pour la compagnie aérienne. Des opérateurs qualifiés sont en effet nécessaires car la pression variant avec la température, des interprétations erronées de lecture de pression pourraient survenir. De plus, ces accumulateurs qui sont placés à l'intérieur de l'appareil nécessitent l'usage de moyens supplémentaires pour ramener le point de lecture de la pression du gaz présent dans la deuxième cavité au niveau d'un point de maintenance situé sur la structure externe de l'avion. Cette tuyauterie, ces manomètres et tous les moyens de fixation ont un impact sur la masse de l'avion et donc sur sa consommation en carburant, et grèvent par ailleurs la fiabilité de l'accumulateur à réserve d'énergie et donc du système hydraulique sur lequel l'accumulateur est monté. L'objectif de la présente invention est donc de proposer un dispositif et un procédé pour vérifier la pressurisation d'un accumulateur d'énergie relié à un système de fluide, simples dans leur conception et dans leur mode opératoire, économiques et permettant un contrôle particulièrement fiable, précis et automatique de l'état de pressurisation d'un accumulateur d'énergie. A cet effet, l'invention concerne un procédé de contrôle de l'état d'un accumulateur à réserve d'énergie, lequel est relié à un système de fluide. Selon l'invention, on réalise les étapes successives suivantes: É on met sous pression le système de fluide, É on maintient ce fluide à une pression de fonctionnement PF pendant au moins un temps T de manière à assurer la stabilisation du système de fluide, É on stoppe la mise sous pression du système de fluide, É on détermine la durée At mise par ce système pour passer d'une pression prédéterminée P1 à une pression prédéterminée P2, avec P2 Dans différents modes de réalisation particuliers du procédé pour contrôler l'état d'un accumulateur, chacun ayant ses avantages particuliers et susceptibles de nombreuses combinaisons techniques possibles: - la pression P2 est la pression de précharge de l'accumulateur, On entend, ici, par "pression de précharge", la pression du gaz dans la deuxième cavité d'un accumulateur à réserve d'énergie neuf, c'est-à-dire la pression telle que spécifiée en sortie d'usine. Cette pression de précharge optimale est typiquement comprise entre 180 et 220 bars en fonction du gaz contenu dans la deuxième cavité. - la pression P1 est telle que 1/10 PF - le temps de référence Tréf est déterminé par les étapes a) à d) en utilisant un accumulateur de référence. L'invention concerne également un dispositif spécialement adapté pour la mise en oeuvre du procédé tel que décrit précédemment. Ce dispositif comporte un accumulateur à réserve d'énergie relié à une ligne haute pression d'un système de fluide. Le système de fluide comporte au moins une pompe de pressurisation du système. Selon l'invention, le dispositif comprend: - une unité de traitement en temps réel ayant une mémoire non volatile, - au moins un détecteur de pression pour mesurer la pression du fluide dans la ligne haute pression, le détecteur émettant vers l'unité de traitement un signal de mesure représentatif de la pression mesurée par ce détecteur, et l'unité de traitement comporte des moyens électroniques pour mesurer l'intervalle de temps At séparant deux mesures de pression prédéterminées P1 et P2, et des moyens pour comparer cette valeur At avec une valeur de référence stockée dans la mémoire non volatile. Dans différents modes de réalisation, la présente invention concerne également les caractéristiques suivantes qui devront être considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles: - le détecteur de pression est monté sur la ligne hydraulique à haute pression du système de fluide où est monté l'accumulateur à réserve d'énergie, l'unité de traitement envoie un signal d'état de l'accumulateur vers des moyens d'affichage. Ce signal d'état informe l'opérateur, le pilote de l'avion par exemple, si le test de contrôle réalisé est positif ou négatif, c'est-à-dire si la pression du gaz dans le deuxième volume de l'accumulateur est suffisante ou non. Un test négatif nécessite le changement de l'accumulateur à réserve d'énergie. Ces moyens d'affichage peuvent être reliés à une alarme sonore. Le dispositif et le procédé de vérification de la pressurisation d'un accumulateur d'énergie peuvent avantageusement être utilisés pour des systèmes de fluide d'avions ou de bateaux. L'invention sera décrite plus en détail en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique d'un système de fluide contrôlant le déplacement d'une gouverne de l'art antérieur; - la figure 2 est une représentation schématique du moyen de contrôle de l'art antérieur de la pression de précharge d'un accumulateur à réserve d'énergie à partir d'un détecteur de pression à affichage visuel; - la figure 3 montre schématiquement un dispositif pour contrôler l'état d'un accumulateur à réserve d'énergie selon un mode de réalisation particulier de l'invention; - la figure 4 est une représentation schématique d'un test d'un accumulateur à réserve d'énergie selon un mode particulier de réalisation du procédé de l'invention. La Figure 3 montre un dispositif pour contrôler l'état d'un accumulateur à réserve d'énergie selon un mode de réalisation particulier de l'invention. L'accumulateur à réserve d'énergie est relié à système de fluide. Chaque avion comporte au moins un système de fluide principal et au moins un système de fluide de secours pour assurer la manoeuvre de l'ensemble des servitudes de l'avion. Le système de fluide de secours assure la redondance de toutes les fonctions vitales de l'avion. Chaque système de fluide comporte son propre réservoir 17 à fluide relié à un circuit de distribution de fluide fermé 18, lequel comprend une ligne haute pression HP et une ligne basse pression BP pour le retour du fluide à basse pression vers le réservoir 17. Le fluide utilisé est un liquide incompressible pour un avion mais tout autre liquide ou de l'air peut être mis en oeuvre pour des applications autres qu'aéronautique (terrestre ou naval). Chaque système de fluide comprend au moins un accumulateur à réserve d'énergie 19, leur nombre étant fonction des demandes des servitudes en fluide sous pression nominale. Le dispositif de l'invention décrit cidessous dans le cadre du contrôle de l'état d'un accumulateur relié à un système de fluide est adaptable par l'homme du métier pour contrôler l'ensemble des accumulateurs d'un système de fluide. L'accumulateur à réserve d'énergie 19 est ici un accumulateur hydraulique à soufflets métalliques. Dans une variante, il s'agit d'un accumulateur à membrane, c'est-à-dire comportant une paroi élastique délimitant le volume interne de cet accumulateur en deux cavités. Sur ce circuit de distribution 18 est placée au moins une pompe de pressurisation 20 du système. Cette pompe de pressurisation 20 est soit une pompe à pression constante, soit une pompe à puissance constante. Pour des applications dans le domaine de l'aéronautique, il s'agit d'une pompe à pistons dans les deux cas. L'accumulateur à réserve d'énergie 19 est monté sur la ligne haute pression HP du système de fluide 18 entre la pompe de pressurisation 20 du système et les consommateurs 4. Le dispositif comprend un détecteur de pression 21 pour mesurer la pression du fluide dans la ligne haute pression HP de ce système de fluide. Ce détecteur de pression 21 est monté sur le circuit de distribution 18 sur la même ligne haute pression HP où est placé l'accumulateur à réserve d'énergie 19 à tester. Il émet un signal de mesure représentatif de la pression mesurée par le détecteur vers une unité de traitement en temps réel 22 ayant une mémoire non volatile 23. Ce détecteur de pression 21 permet avantageusement de mesurer des pressions allant jusqu'à 420 bars avec une précision sur la mesure inférieure à +/- 4 bars. Le détecteur de pression 21 doit présenter une vitesse d'acquisition des mesures très rapide pour pouvoir répondre à des temps de décharge bien inférieurs à la seconde. L'unité de traitement en temps réel 22 est, par exemple, un ordinateur de bord. Elle comporte des moyens électroniques 24 pour mesurer l'intervalle de temps At séparant deux mesures de pression prédéterminées P, et P2 par le détecteur de pression 21. Elle comprend de plus des moyens 25 pour comparer cette valeur At avec une valeur de référence stockée dans la mémoire non volatile 23. Ces moyens sont connus de l'homme du métier et ne seront pas décrits ici. Ils peuvent comporter à titre illustratif une carte d'acquisition montée sur l'ordinateur de bord 22 et un logiciel permettant de comparer l'intervalle de temps mesuré avec la valeur de référence stockée dans la mémoire non volatile 23 Le contrôle de l'état d'un accumulateur 19 pourra être réalisé en temps masqué à chaque fois que la pompe pressurise nominalement le système de fluide de façon stabilisée puis qu'elle s'arrête. Ce contrôle peut ainsi s'effectuer par exemple après une manoeuvre de porte cargo en maintenant la génération de puissance le temps nécessaire au test ou après une manoeuvre d'un consommateur 4 utilisant une génération de puissance secondaire à partir d'un système de fluide local. L'unité de traitement lance alors de manière préprogrammée la procédure de comparaison de l'intervalle de temps At séparant deux mesures de pression prédéterminées P, et P2 avec le temps de référence Tréf. Avantageusement, la pression P2 est la pression de précharge de l'accumulateur et la pression P, est telle que 1/10 PF L'unité de traitement en temps réel 22 peut envoyer un signal d'état de l'accumulateur à réserve d'énergie 19 vers des moyens d'affichage indiquant à l'opérateur si une opération de maintenance doit être réalisée sur cet accumulateur 19. L'invention concerne également un aéronef comprenant au moins accumulateur à réserve d'énergie relié à un système de fluide, cet aéronef comprenant un dispositif de contrôle de l'état d'un accumulateur à réserve d'énergie tel que décrit précédemment. L'invention concerne enfin un procédé de contrôle de l'état d'un accumulateur à réserve d'énergie 19, cet accumulateur étant relié à un système de fluide. On met tout d'abord sous pression ce système de fluide. Pour cela, on utilise au moins une pompe de pressurisation 20 telle que décrite précédemment. On maintient ce fluide à une pression de fonctionnement PF, par exemple 350 bars, pendant au moins un temps 'r de manière à assurer la stabilisation du système de fluide. La stabilisation du système est atteinte lorsque plus aucune variation de pression et de température n'est observée dans le système de fluide. On stoppe ensuite la mise sous pression du système de fluide et on détermine la façon dont le système chute en pression. La pression de gaz dans la deuxième cavité de l'accumulateur à réserve d'énergie 19 est alors déduite de l'analyse du temps de décharge en pression At du système de fluide. Pour cela, on détermine la durée At mise par le système pour passer d'une pression prédéterminée P, à une pression prédéterminée P2, avec P2 Par contre, si l'accumulateur à réserve d'énergie 19 est déchargé et qu'une intervention de maintenance est nécessaire, par exemple une repressurisation de l'accumulateur ou un remplacement par un accumulateur neuf, alors ce temps de décharge At est nettement inférieur au temps de référence Tréf prédéterminé. Avantageusement, une unité de traitement 22 envoie un signal d'état de cet accumulateur 19 vers des moyens d'affichage placé sur un panneau individuel de contrôle de ce système de fluide. Ce temps de référence Tréf est, par exemple, préalablement déterminé au moyen d'un accumulateur de référence, c'est-à-dire un accumulateur correctement pressurisé. La valeur de ce temps de référence Tréf est préférentiellement stockée dans une mémoire non volatile 23 d'une unité de traitement en temps réel 22 recevant les signaux de mesure représentatifs de la pression mesurée par au moins un détecteur de pression 21 monté sur la ligne haute pression HP du système de fluide. La Figure 4 montre un mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention avec le dispositif de la figure 3. L'axe des abscisses 26 représente l'axe des temps (s). La courbe C, montre le signal de mise sous tension de la pompe de pressurisation 20 du système de fluide, le maintient en fonctionnement de cette pompe 20 et son arrêt après un temps de fonctionnement de 33s. La courbe C2 représente les mesures de pression du système de fluide obtenues par le détecteur de pression 21. Le temps de stabilisation du système de fluide est de 30 s. La durée At mise par le système de fluide pour passer d'une pression prédéterminée P, de 330 bars à une pression prédéterminée P2 de 140 bars est de 3s. Ce temps de décharge du système de fluide est nettement supérieur au temps de référence Tréf = l s déterminé avec un accumulateur à réserve d'énergie de référence. La comparaison de ces durées indique que l'accumulateur 19 est correctement préchargé et ne nécessite aucune intervention de maintenance. REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle de l'état d'un accumulateur à réserve d'énergie (13, 19), lequel est relié à un système de fluide, caractérisé en ce qu'on réalise les étapes successives suivantes: a) on met sous pression ledit système de fluide, b) on maintient ledit fluide à une pression de fonctionnement PF pendant au moins un temps 'r de manière à assurer la stabilisation dudit système de fluide, c) on stoppe la mise sous pression dudit système de fluide, d) on détermine la durée At mise par ledit système pour passer d'une pression prédéterminée P, à une pression prédéterminée P2, avec P2 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape e) est réalisée par une unité de traitement en temps réel (22), le temps de référence Tréf étant stocké dans une mémoire non volatile (23) de ladite unité de traitement (22). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'après comparaison, ladite unité de traitement (22) envoie un signal d'état dudit accumulateur (13, 19). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le temps de référence Tréf est déterminé par les étapes a) à d) en utilisant un accumulateur de référence. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que P2 est la pression de précharge de l'accumulateur (13, 19). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la pression P, est telle que 1/10 PF 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit fluide est de l'air. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit fluide est un liquide. 9. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de contrôle de l'état d'un accumulateur à réserve d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, ledit accumulateur (13, 19) étant relié à une ligne haute pression (HP) d'un système de fluide, ledit système de fluide comportant au moins une pompe de pressurisation (20) dudit système, caractérisé en ce qu'il comprend: - une unité de traitement en temps réel (22) ayant une mémoire non volatile (23), - au moins un détecteur de pression (21) pour mesurer la pression du fluide dans ladite ligne haute pression (HP), ledit détecteur (21) émettant vers ladite unité de traitement (22) un signal de mesure représentatif de la pression mesurée par ledit détecteur (21), et en ce que ladite unité de traitement (22) comporte des moyens électroniques (24) pour mesurer l'intervalle de temps At séparant deux mesures de pression prédéterminées P, et P2, et des moyens (25) pour comparer cette valeur At avec une valeur de référence stockée dans ladite mémoire non volatile (23). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit détecteur de pression (21) peut mesurer des pressions allant jusqu'à 420 bars. 11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que ladite unité de traitement en temps réel (22) envoie un signal d'état dudit accumulateur (13, 19) vers des moyens d'affichage. 12. Aéronef comprenant au moins un accumulateur à réserve d'énergie (13, 19), caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 11.