Brevet FR2959782A1 — publié le 20111111

Vérin pour un circuit de fluide, tel par exemple qu'un circuit de carburant dans une turbomachine La présente invention concerne un vérin pour un circuit de fluide, tel par exemple qu'un circuit de carburant dans une turbomachine. Un tel vérin permet par exemple de commander un élément mobile d'un turboréacteur, tel qu'une rangée d'aubes à calage variable d'un compresseur basse pression, et comporte un cylindre ainsi qu'un piston monté coulissant dans le cylindre. Le piston est équipé d'un diaphragme de refroidissement reliant les deux chambres de pression du vérin, séparées par le piston, et permettant d'éviter la surchauffe du carburant due à la non circulation du carburant dans un environnement chaud dans lequel il se produirait une cokéfaction du carburant. Le vérin est en outre équipé d'un capteur de position du piston. La position du piston est pilotée à l'aide d'une boucle d'asservissement et d'une servovalve commandée par un calculateur. Les pressions dans les chambres de pression sont ajustées de façon à ce que le piston atteigne une position de consigne et soit maintenu dans cette position tant qu'une nouvelle consigne n'est pas donnée. La boucle d'asservissement génère toutefois des oscillations de pression dans les chambres de pression, qui se traduisent par des oscillations de la position du piston autour de sa position de consigne. Bien que ces oscillations soient d'une amplitude suffisamment faible pour qu'elles n'influent pas sur le fonctionnement de l'élément mobile actionné par le vérin, elles provoquent des usures du cylindre et des joints, par frottement. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème. A cet effet, elle propose un vérin pour un circuit de fluide, tel par exemple qu'un circuit de carburant dans une turbomachine, comportant un cylindre et un piston monté coulissant dans le cylindre, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre d'amortissement en communication de fluide avec le cylindre, la chambre contenant un piston d'amortissement des oscillations de pression, monté entre deux organes élastiques tendant à s'opposer au déplacement du piston d'amortissement dans la chambre. Les oscillations de pression à l'intérieur des chambres de pression sont amorties par la chambre d'amortissement, de sorte que le piston n'oscille pas, ou peu, autour de la position de consigne. L'usure du cylindre et des joints est donc considérablement réduite. Selon une caractéristique de l'invention, la chambre comporte 10 deux butées conçues pour limiter le déplacement du piston d'amortissement. Le volume déplaçable par le piston d'amortissement, entre ses deux butées, correspond préférentiellement au volume qui serait déplacé par le piston d'un vérin similaire mais non pourvu de moyens 15 d'amortissement, lors d'une oscillation du piston dudit vérin. Avantageusement, une gorge annulaire est formée dans une paroi de la chambre d'amortissement, le piston d'amortissement étant monté dans cette gorge de façon à ce que les parois latérales de la gorge forment les butées précitées. 20 Dans un mode de réalisation de l'invention, la chambre contient deux ressorts prenant chacun appui d'une part contre une face du piston d'amortissement et d'autre part contre une paroi de fond de la chambre. Préférentiellement, la chambre comporte au moins une paroi de fond formée par un bouchon amovible. 25 Le retrait du bouchon permet de pouvoir accéder à l'intérieur de la chambre pour le montage du piston d'amortissement et des organes élastiques, et pour le nettoyage de la chambre. Un jeu périphérique peut être formé entre la périphérie externe du piston d'amortissement et la paroi de la chambre. 30 Le jeu ainsi formé joue le rôle de diaphragme de refroidissement. En variante, le piston d'amortissement comporte un orifice calibré de passage de fluide, formant un diaphragme de refroidissement. De manière avantageuse, la chambre d'amortissement est formée dans le piston du vérin. En variante, la chambre d'amortissement est formée dans ou rapportée sur le cylindre du vérin. L'invention concerne en outre une turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou turbopropulseur d'avion, comprenant des vérins de commande d'éléments mobiles, alimentés par un circuit d'asservissement comprenant une servovalve, caractérisé en ce que ces vérins sont des vérins à chambre d'amortissement selon l'invention. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un vérin de l'art antérieur ; - la figure 2 est un diagramme représentant le circuit d'alimentation et de commande du vérin de l'art antérieur ; - la figure 3 est un diagramme illustrant la variation de la position du piston de l'art antérieur, lors des oscillations précitées ; - la figure 4 est une vue schématique d'un vérin selon l'invention ; - la figure 5 est une vue agrandie et en coupe de la chambre d'amortissement du vérin de la figure 4. Un vérin 1 de l'art antérieur est représenté à la figure 1. Il comporte un cylindre 2 et un piston 3 monté coulissant dans le cylindre 2 et fixé à l'extrémité d'une tige 4. Le piston divise ainsi le cylindre en deux chambres de pression 5, 6 alimentée chacune en carburant sous pression. Le piston 3 est en outre équipé d'au moins un diaphragme de refroidissement, se présentant sous la forme d'un canal traversant 7, reliant les deux chambres de pression et équipé d'une zone de section calibrée 8. Le vérin est en outre pourvu d'un capteur de position du piston, non visible à la figure 1. Comme cela est représenté à la figure 2, le vérin 1 est commandé par l'intermédiaire d'une servovalve 9, elle-même alimentée par une pompe haute pression 10, d'un calculateur 11 et du capteur de position précité 12. En fonctionnement, la position du piston 3 est détectée puis comparée à une position de consigne à l'aide du calculateur 11, ce dernier actionnant la servovalve 9 de façon à modifier les pressions au sein des chambres de pression 5, 6 en vue d'atteindre la position de consigne. Ces différents moyens de commande forment une boucle fermée d'asservissement. Comme illustré à la figure 3, un tel asservissement fait osciller la position du piston 3 autour de sa position de consigne. Cette oscillation a par exemple une fréquence comprise entre 25 Hz et 100 Hz et provoque une usure prématurée du cylindre 2 et des joints (non représentés) du vérin 1. Les figures 4 et 5 montrent la structure d'un vérin 1 selon l'invention. Celui-ci diffère du vérin de l'art antérieur en ce que le piston 3 comprend une chambre d'amortissement 13 de forme cylindrique, s'étendant parallèlement à l'axe du piston 3 et comprenant deux parois de fond 14 dans lesquelles sont formés deux canaux 15 de plus faible diamètre débouchant respectivement dans chacune des chambres de pression 5, 6. La paroi périphérique 16 de la chambre d'amortissement est pourvue d'une gorge annulaire 17 dont les faces latérales 18 sont radiales. Un piston d'amortissement des oscillations de pression 19 est monté de façon mobile dans la gorge 17, entre les butées formées par les faces latérales 18 de la gorge. Un jeu périphérique j est formé entre la périphérie externe du piston d'amortissement 19 et la paroi 16 de la chambre d'amortissement. Ce jeu j est de l'ordre de 0,1 mm ou inférieur, et est fonction de la perte de charge à obtenir. L'une des parois de fond 14 est avantageusement formée par un bouchon 20 vissé à une extrémité axiale de la chambre 13 sur le piston 3. Ce bouchon forme également l'une des butées 18 limitant le déplacement du piston 19. Le piston d'amortissement 19 est réalisé en acier inoxydable et est monté entre deux organes élastiques opposés, ici des ressorts hélicoïdaux de compression 21, tendant à s'opposer au déplacement du piston d'amortissement 19 dans la chambre 13 et prenant chacun appui d'une part contre l'une des faces du piston d'amortissement 19 et d'autre part contre une paroi de fond 14. Les organes élastiques 21 pourraient être des rondelles Belleville ou tout autre type de ressort de compression. Le piston d'amortissement 19, les organes élastiques 21 et la chambre d'amortissement 13 sont dimensionnés de façon à ce que la fréquence propre de ces moyens d'amortissement soit proche de la fréquence d'oscillation des pressions, provoquée par la boucle d'asservissement. En outre, le volume déplaçable par le piston d'amortissement 19, entre ses deux butées 18, correspond préférentiellement au volume parasite qui serait déplacé par le piston 3 du vérin 1 entre ses deux positions extrêmes lors d'une oscillation, si le vérin ne comprenait pas de moyens d'amortissement. A titre d'exemple, ce volume est de l'ordre de 80 mm3, le diamètre du piston d'amortissement 19 est de l'ordre de 10 mm, son épaisseur est de l'ordre de 1 mm, son débattement d entre les deux butées 18 est de l'ordre de +1- 1 mm, son poids est de l'ordre de quelques grammes en fonction du matériau choisi, la longueur L de la chambre d'amortissement est de l'ordre de 20 mm. En variante, le piston d'amortissement 19 pourrait comporter un orifice calibré de passage de fluide formant diaphragme de refroidissement et la chambre d'amortissement 13 pourrait être formée dans ou rapportée sur le cylindre 2 du vérin 1. Le fluide utilisé pour le fonctionnement du vérin 1 pourrait également être de l'huile, de l'air ou tout autre type de fluide couramment utilisé. REVENDICATIONS1. Vérin (1) pour un circuit de fluide, tel par exemple qu'un circuit de carburant dans une turbomachine, comportant un cylindre (2) et un piston (3) monté coulissant dans le cylindre (2), caractérisé en ce qu'il comprend une chambre d'amortissement (13) en communication de fluide avec le cylindre (2), la chambre (13) contenant un piston d'amortissement (19) des oscillations de pression, monté entre deux organes élastiques (21) tendant à s'opposer au déplacement du piston d'amortissement (19) dans la chambre (13). 2. Vérin (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre (13) comporte deux butées (18) limitant le déplacement du piston d'amortissement (19). 3. Vérin (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une gorge annulaire (17) est formée dans une paroi (16) de la chambre d'amortissement (13), le piston d'amortissement (19) étant monté dans la gorge (17) dont les parois latérales forment les butées (18) précitées. 4. Vérin (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la chambre (13) contient deux ressorts (21) prenant chacun appui d'une part contre une face du piston d'amortissement (19) et d'autre part contre une paroi de fond (14) de la chambre (13). 5. Vérin (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la chambre (13) comporte au moins une paroi de fond (14) formée par un bouchon amovible (20). 6. Vérin (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un jeu périphérique (j) est formé entre la périphérie externe du piston d'amortissement (19) et la paroi (16) de la chambre (13). 7. Vérin (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le piston d'amortissement (19) comporte un orifice calibré de passage de fluide. 8. Vérin (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la chambre d'amortissement (13) est formée dans le piston (3) du vérin (1). 9. Vérin (1) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce 5 que la chambre d'amortissement (13) est formée dans ou rapportée sur le cylindre (2) du vérin (1). 10. Turbomachine, telle qu'un turboréacteur ou turbopropulseur d'avion, comprenant des vérins de commande d'éléments mobiles, alimentés par un circuit d'asservissement comprenant une servovalve, 10 caractérisé en ce que ces vérins sont des vérins à chambre d'amortissement (1) selon l'une des revendications 1 à 9.