Brevet FR2909152A1 — publié le 20080530

La présente invention concerne les conduites destinées à véhiculer un fluide chaud susceptible de subir des variations importantes de température. Quoique non exclusivement, la présente invention est particulière- ment appropriée à la réalisation des conduites qui, à bord des aéronefs, véhiculent de l'air chaud prélevé sur un moteur pour alimenter des appareils de conditionnement d'air, des appareils de dégivrage, etc ... et elle sera expliquée ci-après à l'aide de cette application particulière. On sait que le régime d'un moteur d'aéronef varie largement entre une valeur minimale, pour laquelle la température de l'air chaud prélevé est relativement modérée (par exemple de l'ordre de 200 C),. et une va-leur maximale, pour laquelle la température de cet air chaud prélevé est très élevée (par exemple de l'ordre de 500 C). Aussi, bien que le conditionnement d'air, le dégivrage, etc ... doivent obligatoirement être assurés au régime minimal du moteur avec une température relativement modérée de l'air chaud prélevé, lesdites conduites doivent pouvoir supporter la température très élevée du régime maximal dudit moteur. II est donc nécessaire que lesdites conduites soient thermiquement très résistantes, ce qui entraîne une construction lourde et coûteuse. Or, pour des raisons évidentes de coûts et de masse, il serait avantageux que lesdites conduites soient, tout au contraire, de construction fine, légère et relativement peu coûteuse. La présente invention a pour objet d'atteindre cet objectif en per-mettant de réaliser des conduites fines, légères et peu coûteuses, aussi bien en acier qu'en matière composite fibres-résine, aptes à être utilisées quelle que soit la température du fluide chaud qui y est introduit. 2909152 2 A cette fin, selon l'invention, la conduite destinée à véhiculer un fluide chaud susceptible de subir des variations de température importantes, est remarquable en ce que : ladite conduite comporte au moins deux éléments tubulaires alignés, 5 dont les extrémités en regard s'emboîtent l'une dans l'autre en pouvant coulisser l'une par rapport à l'autre de façon que, par suite de la dilatation thermique différentielle entre lesdits éléments tubulaires, la profondeur de l'emboîtement entre lesdites extrémités en regard est d'autant plus grande que la température dudit fluide chaud est plus élevée ; 10 lesdites extrémités en regard portent des moyens internes respectifs coopérants définissant la section de passage entre lesdits éléments tubulaires ; et lesdits moyens internes respectifs coopérants sont conformés pour que ladite section de passage soit d'autant plus petite que ladite profondeur 15 d'emboîtement est plus grande. Ainsi, grâce à la présente invention, le débit de l'air chaud (et donc la température) à l'intérieur de ladite conduite est régulé en fonction de ladite dilatation thermique différentielle entre lesdits éléments, ce qui per-met de maintenir la température dans ladite conduite à un niveau raisonnable. La construction de ladite conduite peut donc être fine et légère et, par conséquence, relativement peu coûteuse. On remarquera que la régulation de la température à l'intérieur de la conduite est obtenue, de façon autonome, au niveau de la conduite elle-même, grâce auxdits moyens internes coopérants. 25 Ceux-ci peuvent être respectivement formés par une soupape et le siège de soupape correspondant. Dans ce cas, il est avantageux que ladite soupape soit formée par un corps ovoïde disposé centralemerit de façon que son extrémité arrondie soit dirigée du côté amont dudit fluide chaud et que son extrémité convergente, qui peut être au moins approximativement 2909152 3 conique, soit dirigée vers ledit siège de soupape avec lequel elle coopère. Ainsi, à cause du faible coefficient de résistance à l'air d'un tel corps ovoïde, ladite soupape n'entraîne qu'une perte de charge minime à l'intérieur de ladite conduite. 5 En variante, lesdits moyens internes coopérants peuvent être respectivement formés par au moins une ouverture pratiquée dans une paroi d'extrémité fermant l'une desdites extrémités en regard et par un obturateur en coulissement de ladite ouverture, solidaire de l'autre desdites extrémités en regard. De préférence, ladite paroi d'extrémité présente au 1 o moins une face latérale en sifflet dans laquelle est pratiquée ladite ouverture et ledit obturateur est formé par au moins une lame élasi:ique apte à s'appliquer et à glisser sur ladite face latérale en sifflet. Dans le cas usuel où la conduite est fixée à une structure par l'intermédiaire de moyens de fixation d'extrémité, il est avantageux que cha- 15 cun desdits éléments tubulaires soit relié à ladite structure par l'intermédiaire de l'un desdits moyens de fixation d'extrémité et que lesdits moyens de fixation d'extrémité se trouvent respectivement proche et éloigné desdites extrémités en regard emboîtées desdits éléments tubulaires. Ainsi, l'un desdits éléments tubulaires peut être court, de sorte que sa di- 20 latation thermique est négligeable. En revanche, l'autre élément tubulaire est long, de sorte que seule sa dilatation est importante et est utilisée pour la régulation en température à l'intérieur de ladite conduite. Cette régulation en température à partir de la dilatation d'un seul desdits éléments tubulaires est alors plus aisée à régler que la régulation en tempéra- 25 ture qui est obtenue à partir de la dilatation différentielle entre les deux éléments tubulaires. De préférence, le fluide chaud est introduit dans la-dite conduite par l'élément tubulaire le plus court, de sorte que la plus grande partie de ladite conduite se trouve en aval desdits moyens internes 2909152 4 respectifs coopérants et est donc soumise à une température moindre que celle dudit élément tubulaire le plus court. Eventuellement, au moins l'un desdits éléments tubulaires peut coulisser longitudinalement par rapport au moyen de fixation d'extrémité 5 correspondant, aménagé à cet effet. De plus, la conduite conforme à la présente invention peut comporter une enveloppe tubulaire de protection entourant lesdits éléments tubulaires emboîtés. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment 10 l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. Les figures 1 et 2 sont des coupes longitudinales schématiques d'un premier mode de réalisation de la conduite conforme à la présente invention, dans deux états correspondant à des sections de passage diffé- 15 rentes. La figure 3 est une vue agrandie, selon la ligne horizontale III-III de la figure 1, du siège de soupape utilisé dans ledit premier mode de réalisation. La figure 4 est une vue agrandie, selon la ligne transversale IV-IV 20 de la figure 1, de la soupape utilisée dans ledit premier mode de réalisation. Les figures 5 et 6 sont des coupes longitudinales schématiques d'un deuxième mode de réalisation de la conduite conforme à la présente invention, dans deux états correspondant à des sections de passage diffé- 25 rentes. Les figures 7 et 8 sont des coupes longitudinales schématiques d'un troisième mode de réalisation de la conduite conforme à la présente invention, dans deux états correspondant à des sections de passage différents. 2909152 5 Les figures 9 et 10 sont des coupes longitudinales schématiques d'un quatrième mode de réalisation de la conduite conforme à la présente invention, dans deux états correspondant à des sections de passage différentes. 5 La figure 1 1 est une vue agrandie, selon la ligne transversale XI-XI de la figure 9, du double biseau formé à l'extrémité d'un élément tubulaire de ladite conduite. La figure 12 est une vue agrandie, selon la ligne transversale XII-XII de la figure 9, des lames d'obturation souples portées à l'extrémité de 10 l'autre élément tubulaire de ladite conduite. La conduite Ci, conforme à la présente invention et représentée sur les figures 1 et 2, comporte deux éléments tubulaires alignés 1 et 2, dont les extrémités 1 D et 2G en regard sont emboîtées l'une dans l'autre et peuvent coulisser de façon étanche l'une par rapport à l'autre, grâce à 15 un joint 3. Du côté opposé auxdites extrémités emboîtées 1 D et 2G, l'élément tubulaire 1 est fixé en 1G à une structure 4 par l'intermédiaire d'un moyen de fixation 5. De même, du côté opposé auxdites extrémités emboîtées 1 D et 2G, l'élément tubulaire 2 est fixé en 2D à ladite structure 4 20 par l'intermédiaire d'un moyen de fixation 6. Les extrémités emboîtées 1 D, 2G sont proches du moyen de fixation 6 et éloignées du moyen de fixation 5, de sorte que l'élément tubulaire 1 est plus long que l'élément tubulaire 2. Dans l'extrémité 1 D de l'élément tubulaire 1 est disposée une ba- 25 gue 7 conformée périphériquement en siège de soupape et percée centralement d'un orifice 8 (voir également la figure 3). Dans l'extrémité 2G de l'élément tubulaire 2, un corps ovoïde 9 est fixé centralement au moyen de bras radiaux 10 (voir également la figure 4). L'extrémité convergente 9C du corps ovoïde 9, par exemple de forme conique, est dirigée vers la 2909152 6 bague 7 et peut coopérer avec cette dernière à la manière d'une soupape avec son siège. L'extrémité arrondie 9A du corps ovoïde 9 est dirigée du côté opposé à la bague 7, vers l'amont de ladite conduite C.1 par rapport à l'écoulement d'un fluide chaud introduit dans cette dernière et symbolisé 5 par des flèches 11. La figure 1 montre l'état de la conduite Cl pour une température modérée du fluide chaud Il, température à laquelle les éléments tubulaires 1 et 2 sont résistants. Dans cet état, la section de passage, délimitée entre l'extrémité convergente 9C du corps 9 et la bague 7, est large et 10 n'apporte pratiquement aucune perte de charge à l'écoulement du fluide chaud 11, dont le débit présente alors une valeur nominale pour cette température. Si, comme représenté sur la figure 2, la température du fluide chaud 1 1 s'élève fortement, l'élément tubulaire long 1 se dilate longitudi- 15 nalement de façon importante (symbolisée par la flèche D), alors que l'élément tubulaire court 2 ne subit que peu de dilatation longitudinale. Du fait de la dilatation D de l'élément tubulaire long 1, l'extrémité 1 D pénètre plus avant dans l'extrémité 2G, de sorte que la profondeur de l'emboîte-ment entre les éléments tubulaires 1 et 2 augmente, et la bague 7 est 20 rapprochée du corps ovoïde 9, ce qui réduit la section de passage entre ce dernier et ladite bague 7. II en résulte que le débit du fluide chaud dans la conduite C.1 décroît et qu'il en est de même de la température dans l'élément tubulaire long 1. Celui-ci se rétracte alors longitudinalement, de sorte que ladite section de passage augmente de nouveau, etc ... 25 Ainsi, grâce à la coopération active de la bague 7 et du corps ovoïde 9 en fonction de la variation de longueur de l'élément tubulaire 1 sous l'effet de la température du fluide chaud Il, on obtient une autorégulation de la température à l'intérieur de la conduite C.1. Les éléments tubulaires de celle-ci peuvent donc être fabriqués pour résister thermique- 2909152 7 ment à cette température régulée, sans avoir à présenter une structure lourde et coûteuse apte à résister à des températures supérieures à cette température régulée. La conduite C.2, représentée sur les figures 5 et 6 qui corres- 5 pondent respectivement aux figures 1 et 2, est identique à la conduite C.1 montrée par ces dernières, sauf en ce qui concerne le moyen de fixation 6. En effet, dans ce cas, le moyen de fixation 6 est remplacé par un moyen de fixation 12 pourvu d'un palier 13, apte à permettre un coulissement limité de l'élément tubulaire 2. 10 La conduite C.3, représentée sur les figures 7 et 8 qui correspondent respectivement aux figures 1 et 2 et sur lesquelles les moyens de fixation 5 et 6 sont représentés plus en détail, est semblable à la conduite C.1 décrite ci-dessus. Toutefois, par rapport à la conduite C.1, la conduite C.3 comporte de plus une enveloppe tubulaire de protection 14 entourant 15 concentriquement lesdits éléments tubulaires 1 et 2. L'enveloppe 14 peut être fixée à la structure 4 par l'intermédiaire des moyens de fixation 5 et 6. Sur les figures 9 et 10, dont les états correspondent respective-ment à ceux des figures 1 et 2, on a représenté une variante C.4 de la 20 conduite conforme à la présente invention semblable à la variante C.3 des figures 7 et 8, à ceci près que : la bague 7 est remplacée par une paroi obturant l'extrémité 1 D de l'élément tubulaire 1, ladite paroi comportant deux faces latérales en biseau convergentes 15A et 15B, pourvues d'ouvertures 16A et 1 6B respecti- 25 vement et solidaires l'une de l'autre le long d'une arête 17 saillant vers l'amont (voir également la figure 1 1) ; et le corps ovoïde 9 est remplacé par deux lames élastiques parallèles 18A et 18B, disposées en regard de l'arête 17 et solidarisées du tube 2 par un bras transversal 19 (voir également la figure 12). 2909152 8 Comme l'illustre la figure 9, lorsque la température du fluide 11 est modérée, la section de passage de la conduite C.4 est déterminée par les ouvertures 16A et 16B. En revanche, lorsque cette température est élevée, la dilatation de l'élément tubulaire 1 pousse l'arête 17 entre les 5 lames élastiques 18A et 18B, qui s'écartent pour laisser pénétrer entre elles la paroi 15A, 15B. Ce faisant, lesdites lames élastiques glissent en coulissement sur les faces latérales convergentes 15A et 15B en obturant progressivement les ouvertures 16A et 16B, c'est-à-dire en diminuant la section de passage de la conduite C.4 et en réduisant le débit du fluide 1 o chaud Il, ce qui fait baisser la température dans la conduite C.4 (voir la figure 10). Ainsi, de façon analogue à ce qu'on a décrit en regard des figures 1 et 2, on obtient, grâce aux faces latérales convergentes 15A et 15B, à leurs ouvertures 16A et 16B et aux lames élastiques 18A et 18B, une autorégulation de la température à l'intérieur de ladite conduite C.4. REVENDICATIONS 1. Conduite destinée à véhiculer un fluide chaud (Il) susceptible de subir des variations de température importantes, caractérisée en ce que : ladite conduite comporte au moins deux éléments tubulaires alignés (1, 2), dont les extrémités (1 D, 2G) en regard s'emboîtent l'une dans l'autre en pouvant coulisser l'une par rapport à l'autre de façon que, par suite de la dilatation thermique différentielle entre lesdits éléments tubulaires, la profondeur de l'emboîtement entre lesdites extrémités en 1 o regard est d'autant plus grande que la température dudit fluide chaud (11) est plus élevée ; lesdites extrémités en regard (1 D, 2G) portent des moyens internes respectifs coopérants (7, 9 ; 15A, 15B, 18A, 18B) définissant la section de passage entre lesdits éléments tubulaires ; et 15 lesdits moyens internes respectifs coopérants sont conformés pour que ladite section de passage soit d'autant plus petite que ladite profondeur d'emboîtement est plus grande. 2. Conduite selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens internes coopérants sont respecti20 vement formés par une soupape (9) et le siège de soupape correspondant (7). 3. Conduite selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite soupape (9) est formée par un corps ovoïde disposé centralement de façon que son extrémité arrondie (9A) soit dirigée 25 du côté amont dudit fluide chaud (Il) et que son extrémité convergente (9C) soit dirigée vers ledit siège de soupape (7) avec lequel elle coopère. 4. Conduite selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite extrémité convergente (9C) est au moins approximativement conique. 2909152 5. Conduite selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens internes coopérants sont respectivement formés par au moins une ouverture (16A, 16B) pratiquée dans une paroi d'extrémité (15A, 15B) fermant l'une (1D) desdites extrémités en 5 regard et par un obturateur en coulissement (18A, 18B) de ladite ouverture, solidaire de l'autre (2G) desdites extrémités en regard. 6. Conduite selon la revendication 5, caractérisée en ce que ladite paroi d'extrémité présente au moins une face latérale (15A, 15B) qui est conformée en sifflet et dans laquelle est prati- 10 quée ladite ouverture (15A, 15B) et en ce que ledit obturateur est formé par au moins une lame souple (18A, 18B) apte à glisser sur ladite face latérale en sifflet. 7. Conduite selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, fixée à une structure (4) par l'intermédiaire de moyens de fixation d'extrémité (5, 6), caractérisée en ce que chacun desdits éléments tubulaires (1, 2) est relié à ladite structure (4) par l'intermédiaire de l'un desdits moyens de fixation d'extrémité et en ce que lesdits moyens de fixation d'extrémité se trou-vent respectivement proches et éloignés desdites extrémités en regard emboîtées (1 D, 2G) desdits éléments tubulaires. 8. Conduite selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit moyen de fixation d'extrémité (6) proche des extrémités en regard emboîtées (1 D, 2G) desdits éléments tubulaires se trouve du côté amont de ladite conduite. 9. Conduite selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, fixée à une structure (4) par l'intermédiaire de moyens de fixation d'extrémité (5, 6), caractérisée en ce que chacun desdits éléments tubulaires (1, 2) est relié à ladite structure (4) par l'intermédiaire de l'un desdits moyens de fixation 2909152 11 d'extrémité et en ce qu'au moins l'un (2) desdits éléments tubulaires peut coulisser longitudinalement par rapport au moyen de fixation d'extrémité (6) correspondant. 10. Conduite selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, 5 caractérisée en ce qu'elle comporte une enveloppe tubulaire de protection (14) entourant lesdits éléments tubulaires emboîtés (1, 2).