Brevet FR3046825A1 — publié le 20170721

RÉGULATEUR DE PRESSION DE SYSTÈME DE GONFLAGE AVEC PURGE CONTEXTE [0001] Des exemples de modes de réalisation de cette divulgation concernent un équipement d'évacuation en urgence d'un avion, et, en particulier, un dispositif de gonflage pour gonfler un toboggan d'évacuation d'avion gonflable ou un autre dispositif gonflable. [0002] Les exigences en matière d'une évacuation fiable des passagers d'un avion en cas d'urgence sont bien connues. Les urgences au moment du décollage et de l'atterrissage nécessitent souvent le débarquement rapide des passagers de l'avion en raison des risques de blessures par incendie, explosion ou submersion sous l'eau. Un procédé classique d'évacuation rapide d'un grand nombre de passagers d'un avion consiste à utiliser de multiples sorties d'urgence, chacune d'entre elles étant munie d'un toboggan d'évacuation gonflable. [0003] Les systèmes de toboggan d'évacuation d'urgence types comprennent un toboggan d'évacuation gonflable qui est stocké dans un état replié, non-gonflé avec une source de gaz de gonflage. La source de gaz de gonflage comprend généralement un générateur de gaz, du gaz comprimé stocké, ou une combinaison des deux. Les générateurs de gaz pyrotechnique ont un avantage en ce qu'ils sont petits, légers et produisent un volume élevé de gaz, cependant, le gaz à haute température produit par le générateur de gaz peut, à lui seul, causer de nombreux problèmes comprenant un affaissement du toboggan d'évacuation lorsque le gaz de gonflage se refroidit et, dans certains cas, la fusion ou la brûlure du tissu dans lequel le toboggan de gonflage est fabriqué. L'utilisation de gaz comprimé stocké par lui-même, même s'il est simple, comporte un prix à payer pour le transport d'un récipient sous pression avec une capacité suffisante (en termes de volume et de pression) pour gonfler le toboggan d'évacuation sur la grande fourchette de température de fonctionnement précisée pour de tels toboggans. En outre, lorsque seulement un gaz comprimé est utilisé pour gonfler le toboggan d'évacuation, une grande chute de température se produit lorsque les gaz se dilatent, entraînant souvent la formation de glace, qui peut bloquer l'écoulement de gaz. [0004] Les systèmes modernes de gonflage de toboggan d'évacuation comprennent généralement un récipient sous pression contenant un gaz pressurisé stocké, soit seul soit en combinaison avec un générateur de gaz pyrotechnique, utilisé pour alimenter la source de gaz pour le gonflage du toboggan d'évacuation d'urgence. La source de gaz est reliée à un système comportant une ou plusieurs vannes de débit à haute pression en amont et une vanne de régulation de la pression en aval. La position d'un élément de mesure de la vanne de régulation de la pression est influencée à la fois par une force de sollicitation et la pression du débit entrant. Étant donné que la variation de la pression en aval n'affecte pas la position de l'élément de 3046825 2 mesure, l'élément de mesure ne forme pas un joint étanche lorsqu'il est fermé. En outre, les systèmes classiques peuvent être susceptibles à des défaillances d'un déclencheur mécanique ou de la vanne de régulation de la pression, ce qui peut entraîner la fourniture d'un débit à haute pression au toboggan gonflable. 5 BRÈVE DESCRIPTION DE L'INVENTION [0005] Selon un mode de réalisation de l'invention, une vanne de commande comprend un distributeur à tiroir comportant un tiroir déplaçable le long d'un canal entre une première position et une seconde position. Lorsque le tiroir se trouve dans la seconde position, le canal est placé en communication fluidique avec une ligne de sortie. Un régulateur de pression est placé 10 en amont de et en communication fluidique avec le distributeur à tiroir et il est couplé en fonctionnement à une source de fluide. Le régulateur de pression comprend un élément de mesure du débit qui est déplaçable entre une position ouverte et une position fermée afin de réguler le débit de fluide et la pression à travers la vanne de commande en réponse à des variations de la pression à l'intérieur du distributeur à tiroir en aval. 15 [0006] Selon un autre mode de réalisation de l'invention, un système de gonflage d'un toboggan d'évacuation d'un avion comprend un toboggan d'évacuation gonflable stocké dans une position non-déployée, une source de gaz de gonflage pour gonfler ledit toboggan d'évacuation gonflable et une vanne de commande. La vanne de commande comprend un distributeur à tiroir comportant un tiroir déplaçable le long d'un canal entre une première 20 position et une seconde position. Lorsque le tiroir se trouve dans la seconde position, le canal est placé en communication fluidique avec une ligne de sortie. Un régulateur de pression est placé en amont de et en communication fluidique avec le distributeur à tiroir et il est couplé en fonctionnement à une source de fluide. Le régulateur de pression comprend un élément de mesure du débit qui est déplaçable entre une position ouverte et une position fermée afin de 25 réguler le débit de fluide et la pression à travers la vanne de commande en réponse à des variations de la pression à l'intérieur du distributeur à tiroir en aval. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS [0007] L'objet de l'invention qui est considéré comme l'invention est particulièrement énoncé et clairement revendiqué dans les revendications à la fin de la description. Les 30 caractéristiques précédentes et autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaissent d'après la description détaillée suivante prise conjointement avec les dessins annexés suivants, dans lesquels : [0008] La figure 1 est un schéma d'un système de toboggan d'évacuation gonflable d'un avion ; 35 [0009] La figure 2 est une vue en coupe de la vanne de commande du système de 3046825 3 toboggan d'évacuation gonflable d'un avion de la figure 1 dans une position fermée selon un mode de réalisation ; [0010] La figure 3 est une vue en coupe de la vanne de commande du système de toboggan d'évacuation gonflable d'un avion de la figure 1 dans une position ouverte selon un 5 mode de réalisation ; et [0011] La figure 4 est une vue détaillée de l'ouverture de mesure du débit du module de la vanne de commande lorsque la vanne de commande est dans une position ouverte selon un mode de réalisation. [0012] La description détaillée explique les modes de réalisation de l'invention, avec les 10 avantages et les caractéristiques, comme exemple en référence aux dessins. DESCRIPTION DÉTAILLÉE [0013] En se référant maintenant à la Fig. 1, un exemple d'un système de toboggan d'évacuation gonflable d'un avion 10 est illustré. Le système de toboggan d'évacuation gonflable d'un avion 10 comprend un ou plusieurs récipients sous pression 12 contenant un gaz 15 de gonflage pressurisé, une vanne de commande 14 et un toboggan d'évacuation gonflable 16 stocké dans un état non-gonflé à l'intérieur d'un compartiment de paquetage 18. Le compartiment de paquetage 18 est fixé à l'intérieur d'un évidement 20 dans la coque externe de l'avion 22 et recouvert par un panneau de recouvrement 24. Le récipient sous pression 12 comprend également un générateur de gaz pyrotechnique (non-illustré) qui réchauffe et dilate le 20 gaz de gonflage stocké à l'intérieur du récipient sous pression 12. En mode de fonctionnement normal, l'ouverture de la porte de sortie d'évacuation d'urgence de l'avion à l'état armé entraîne l'ouverture de la vanne de commande 14 permettant un écoulement du gaz de gonflage à partir du récipient sous pression 12 jusque dans la ligne de gonflage 26 pour faire fonctionner les verrous permettant de faire sauter le panneau de recouvrement 24 et de gonfler le toboggan 25 d'évacuation gonflable 16. Simultanément, le générateur de gaz est initié pour dilater et chauffer le gaz de gonflage stocké qui s'écoule du récipient sous pression 12. Comme il a été mentionné auparavant dans ce document, lorsque le système de toboggan d'évacuation 10 est initié à une température élevée, un excès important de gaz de gonflage est produit en raison des effets thermiques combinés de la température ambiante et du générateur pyrotechnique. Par 30 conséquent, en sus de fonctionner comme la vanne principale entre la source de gaz de gonflage et le toboggan d'évacuation gonflable, la vanne de commande 14 agit également pour évacuer la partie appropriée de l'excès de gaz de gonflage, comme il est décrit plus en détail ci-dessous. [0014] Si l'on se réfère à présent aux figures 2 et 3, un exemple de la vanne de commande 14 selon un mode de réalisation est illustré plus en détail. La vanne de commande 14 35 comprend un régulateur de pression 30 en amont placé en communication fluide avec un 3046825 4 distributeur à tiroir 60 en aval. Le régulateur de pression 30 comprend un logement 32 ayant au moins une paroi interne 34 configurée pour définir une pluralité de chambres 36 à l'intérieur de celui-ci. Un élément de mesure du flux 38 comportant un nez 40, un corps 42 est une queue 44 est placé à l'intérieur du logement 32 et se prolonge au moins partiellement à travers les parois 5 internes 34 dans chacune de la pluralité des chambres 36. Dans le mode de réalisation non limitant illustré, la queue 44 de l'élément de mesure du débit 38 se prolonge à travers une ouverture complémentaire (non-illustrée) dans une première paroi interne 34a de sorte qu'au moins une partie de la queue 44 est placée à l'intérieur de la première chambre 36a du logement 32. Un joint peut être positionné à proximité de la queue 44 à l'intérieur de l'ouverture afin 10 d'empêcher la transmission de la pression et/ou du fluide vers la première chambre 36a. Le corps 42 de l'élément de mesure du débit 38 est placé à l'intérieur d'une deuxième chambre 36b définie entre la première paroi interne 34a et une deuxième paroi interne 34b. Une partie de l'élément de mesure du débit 38 se prolonge à travers une ouverture 46 illustrée dans la deuxième paroi interne 34b de sorte que le nez 40 se prolonge à travers une ouverture 15 complémentaire (non-illustrée) dans une troisième paroi interne 34c et il est placé à l'intérieur à la fois d'une troisième 36c et d'une quatrième chambre 36d du logement 32. [0015] Comme il est illustré, un diamètre du corps 42 de l'élément de mesure du débit 38 adjacent au nez 40 augmente dans une direction vers la queue 44, de sorte qu'une partie du corps 42 a une surface généralement angulaire 48. Dans un mode de réalisation, l'ouverture 46 20 formée dans la deuxième paroi interne 34b est plus grande qu'un diamètre du nez 40, mais plus petite que le diamètre maximal du corps 42. De la même façon, l'ouverture formée dans la première paroi interne 34a est plus petite que le diamètre de la partie adjacente du corps 42. Par conséquent, le déplacement de l'élément de mesure du débit 38 à l'intérieur du logement 32 est restreint par le contact du corps 42 avec la première paroi interne 34a et la deuxième paroi 25 interne 34b et la troisième paroi interne 34c. Dans un mode de réalisation, la chambre 36b dans laquelle le corps 42 est placé est connectée fluidiquement au récipient sous pression 12. [0016] Un premier mécanisme de sollicitation 50 est placé en contact avec la queue de l'élément de mesure du débit 38. Le premier mécanisme de sollicitation 50 est configuré pour solliciter l'élément de mesure du débit 38 dans une première direction vers une « position 30 fermée » dans laquelle la surface angulaire 48 du corps 42 est placée en contact avec la deuxième paroi interne 34b. Un deuxième mécanisme de sollicitation 52 est placé à l'intérieur de la quatrième chambre 36d et se prolonge dans une direction vers le nez 40 de l'élément de mesure du débit 38. Lorsque la vanne 14 est fermée, tel qu'il est démontré dans la figure 2, le deuxième mécanisme de sollicitation 52 est séparé de, et, par conséquent, n'est pas en contact avec, le nez 35 40. Dans le mode de réalisation non limitant illustré, le deuxième mécanisme de sollicitation 52 3046825 5 comprend une ou plusieurs rondelles Belleville ayant un piston monté sur une extrémité libre de celles-ci. Un joint peut être placé entre une périphérie du piston et du logement 32 afin d'empêcher un écoulement de fluide ou de pression derrière celui-ci. Cependant, il doit être compris qu'un quelconque type de mécanisme de sollicitation, tel qu'un ressort hélicoïdal ou un 5 ressort de torsion, par ex., est dans la portée de cette divulgation. [0017] Dans un mode de réalisation, la troisième chambre 36c est fluidiquement couplée au distributeur à tiroir 60. Un orifice 54 formé dans la troisième paroi interne 34c est configuré pour permettre une communication entre les troisième et quatrième chambres 36c, 36d. En raison de cet orifice 54, la pression à l'intérieur de la troisième chambre 36c est transmise à la 10 quatrième chambre 36d, et ainsi, appliquée au deuxième mécanisme de sollicitation 52, dans une direction opposée à sa force de sollicitation. [0018] Le distributeur à tiroir 60 comprend un logement 62 ayant un canal 64 dans lequel un piston 66 déplaçable entre une première position (FIG. 2) et une seconde position (FIG. 3) est placé. Le logement 62 du distributeur à tiroir 60 peut faire partie intégrante de, ou par 15 ailleurs, peut être couplé au logement 32 du régulateur de pression 30. Lorsque la vanne 14 est inactive, une goupille de verrouillage 68 couplée en fonctionnement à un câble 70 se prolonge à travers le logement 62 dans le canal 64 pour restreindre le mouvement du piston 66. La goupille de verrouillage 68 est placée pour bloquer la communication entre le canal 64 et la ligne de gonflage 26 se prolongeant à partir du canal 64 vers le toboggan d'évacuation gonflable 16. Le 20 fonctionnement du câble 70, automatiquement ou manuellement, est configuré pour déplacer la goupille de verrouillage 68 dans une position en retrait (FIG. 3), permettant ainsi au piston 66 de se déplacer vers une seconde position et, par ex., lors d'un contact avec une extrémité 72 du logement 62, de sorte que le canal 64 et la ligne de gonflage 26 sont couplés fluidiquement. Un joint peut être placé à proximité d'une goupille de verrouillage tel qu'il est démontré dans 25 (FIG.3) afm d'empêcher l'écoulement du gaz de gonflage du canal 64 vers la zone du câble. [0019] Une vanne de sécurité 80 est placée en communication fluide avec le distributeur à tiroir 60, en amont du canal 64 et en aval de la connexion avec le régulateur de pression 30. Un élément déplaçable 84 connecté à un élément fixe 86 est placé à l'intérieur d'un logement 82 à travers un mécanisme de sollicitation 88. Au moins une ouverture de sécurité 90 est formée à 30 l'intérieur du logement 82. Lorsque l'élément déplaçable 84 est dans une position par défaut, tel qu'il est démontré dans la FIG. 2, l'élément déplaçable 84 est positionné de telle sorte que la sortie du régulateur de pression 30 et de l'ouverture de sécurité 90 ne sont pas en communication fluide. Lorsque la pression à l'intérieur de la vanne de commande 14 dépasse un seuil, la force exercée par la pression sur l'élément déplaçable 84 entraîne la compression du mécanisme de 35 sollicitation 88 et le coulissement de l'élément déplaçable 84 par rapport au logement 82, plaçant 3046825 6 ainsi l'ouverture de sécurité 90 et le distributeur à tiroir 60 en communication fluide. Un joint peut être positionné à proximité de l'élément déplaçable 84 afin d'empêcher le débit de gaz d'atteindre la cavité contenant le mécanisme de sollicitation 88. L'inclusion de la vanne de sécurité 80 est destinée à fournir une sortie pour l'augmentation de la pression dans le canal 5 lorsque la vanne est fermée 14, par ex., en raison d'une fuite provenant d'au moins un récipient sous pression 12 ou d'un mauvais fonctionnement du régulateur de pression 30, afin d'empêcher un déploiement non-intentionnel du toboggan d'évacuation 16 en vol. [0020] Au cours du réglage initial, ou la réinitialisation de la vanne 14, par ex., après un déploiement d'un toboggan d'évacuation 16, l'élément de mesure du débit 38 se trouve en une 10 position d'ouverture maximale, le corps 42 étant placé en contact avec la première paroi interne 34a, et le tiroir 66 du distributeur à tiroir 60 étant retenu dans une première position par un verrou 68. Étant donné qu'une pression initiale est fournie à la deuxième chambre 36b à partir du récipient sous pression 12, une force est appliquée au deuxième mécanisme de sollicitation 52, à l'opposé de sa sollicitation. Simultanément, la force de sollicitation provenant du mécanisme de 15 sollicitation 50 entraîne le déplacement de l'élément de mesure du débit 38 vers la position fermée illustrée dans la FIG. 2, de sorte que la surface angulaire du corps 42 soit placée en contact avec la paroi interne 34b. Dans cette position fermée, la pression est piégée entre la paroi interne 34b scellée par l'élément de mesure du débit 38 et le deuxième mécanisme de sollicitation 52. La pression est également piégée dans le canal 64 du distributeur à tiroir 60. Les 20 forces de pression agissent sur le tiroir 66 du distributeur à tiroir et l'élément déplaçable 84 de la vanne de sécurité 80. Le mouvement du tiroir 66 est empêché par la goupille de verrouillage 68 et le mouvement de l'élément déplaçable 84 est empêché par le mécanisme de sollicitation 88. [0021] Lors de l'activation du câble 70, le distributeur à tiroir se déplace vers la seconde position, permettant ainsi à la pression piégée de s'écouler à travers le canal 64 vers la ligne de 25 gonflage 26. En libérant cette pression piégée, la force de sollicitation du deuxième mécanisme de sollicitation 52 permet au deuxième mécanisme de sollicitation d'appliquer une force au nez 40 de l'élément de mesure du débit 38 de sorte que le corps 42 ne soit plus en contact avec la paroi interne 34b. Ce mouvement de l'élément de mesure du débit 38 créé une voie de passage fluide qui permet une communication fluide entre la deuxième chambre 36b et le canal 64. Cette 30 petite taille de la voie de passage fluide entre la surface angulaire 48 et l'ouverture 46 réduit la pression du débit avant qu'il ne soit fourni à la ligne de gonflage 26. [0022] La vanne de commande décrite ici procure un contrôle du débit plus robuste en comparaison avec des systèmes de gonflage classiques parce que le mouvement de l'élément de mesure du débit 38 à l'intérieur du régulateur de pression 30 est dépendant de la variation de la 35 pression en aval à l'intérieur du distributeur à tiroir 60 et de la variation de la pression en amont 3046825 7 à l'intérieur du récipient sous pression 12. En outre, l'aire d'écoulement entre la surface angulaire 48 et l'ouverture 46 et les forces de sollicitation du premier et du deuxième mécanisme de sollicitation 50, 52 peut être ajustée pour obtenir un débit souhaité dépendant de l'application. [0023] Alors que l'invention a été décrite en détail en lien avec uniquement un nombre 5 limité de modes de réalisation, on comprendra facilement que l'invention ne se limite pas à ces modes de réalisation décrits. Au lieu de cela, l'invention peut être modifiée pour incorporer tout nombre de variations, d'altérations, de substitutions ou d'arrangements équivalents non décrits jusqu'à présent, mais qui sont en lien avec l'esprit et la portée de l'invention. De plus, alors que divers modes de réalisation ont été décrits, on comprendra que des aspects de l'invention peuvent 10 comprendre seulement certains des modes de réalisation décrits. Par conséquence, l'invention ne doit pas être considérée comme limitée par la description qui précède, mais elle est seulement limitée par la portée des revendications annexées. REVENDICATIONS: 1. Vanne de commande, comprenant : un distributeur à tiroir comprenant un tiroir déplaçable à l'intérieur d'un canal entre une première position et une seconde position, dans laquelle lorsque le tiroir se trouve dans la seconde position, le canal est placé en communication fluidique avec une ligne de sortie ; un régulateur de pression placé en amont de ou en communication fluidique avec le distributeur à tiroir et couplé en fonctionnement à une source de fluide, le régulateur de pression comprenant un élément de mesure du débit qui est déplaçable entre une position ouverte et une position fermée afin de réguler un débit de fluide et de pression à travers la vanne de commande en réponse à des variations de la pression à l'intérieur du distributeur à tiroir en aval. 2. Vanne de commande selon la revendication 1, dans laquelle une goupille déplaçable se prolonge dans le canal pour restreindre le mouvement du tiroir à partir de la première position. 3. Vanne de commande selon la revendication 2, dans laquelle le fonctionnement de 15 la vanne de commande à travers le mouvement de la goupille déplaçable est déclenché manuellement. 4. Vanne de commande selon la revendication 2, dans laquelle le fonctionnement de la vanne de commande à travers le mouvement de la goupille déplaçable est déclenché automatiquement. 20 5. Vanne de commande selon la revendication 1, dans laquelle un premier mécanisme de sollicitation sollicite l'élément de mesure du débit dans une position fermée. 6. Vanne de commande selon la revendication 5, dans laquelle le mouvement du tiroir de la première position vers la seconde position entraîne une réduction d'une pression à l'intérieur du régulateur de la pression. 25 7. Vanne de commande selon la revendication 6, comprenant également un deuxième mécanisme de sollicitation placé de façon adjacente à une extrémité de l'élément de mesure du débit à l'intérieur du régulateur de la pression, dans laquelle lorsque l'élément de mesure du débit se trouve dans la position fermée, le deuxième mécanisme de sollicitation n'est pas en contact avec l'élément de mesure du débit. 30 8. Vanne de commande selon la revendication 7, dans laquelle le deuxième mécanisme de sollicitation est configuré pour solliciter l'élément de mesure du débit dans la position ouverte en réponse à une chute de pression. 9. Vanne de commande selon la revendication 8, dans laquelle la chute de pression se produit en raison d'une communication fluidique entre le canal du distributeur à tiroir et la 35 ligne de sortie. 3046825 9 10. Vanne de commande selon la revendication 1, dans laquelle l'élément de mesure du débit se prolonge à travers une ouverture formée dans une paroi interne du régulateur de la pression, et un espace entre l'élément de mesure du débit et la paroi interne régule des écoulements de fluide et de pression à travers l'ouverture. 5 11. Vanne de commande selon la revendication 10, dans laquelle la partie de l'élément de mesure du débit adjacente à la paroi interne comprend une surface angulaire de sorte que l'écoulement de fluide et de pression à travers l'ouverture varie en fonction de la position de l'élément de mesure du débit. 12. Vanne de commande selon la revendication 11, dans laquelle lorsque l'élément de 10 mesure du débit se trouve dans la position fermée, la paroi angulaire est en contact avec la paroi interne afin de bloquer l'écoulement de fluide et de pression à travers l'ouverture. 13. Ensemble vanne de commande selon la revendication 1, comprenant également une vanne de sécurité placée en communication fluidique avec le distributeur à tiroir. 14. Ensemble vanne de commande selon la revendication 13, dans lequel la vanne de sécurité est configurée pour évacuer du fluide afin de maintenir une pression à l'intérieur de la vanne de commande lorsque l'élément de mesure du flux se trouve dans la position fermée. 15. Système de gonflage de toboggan d'évacuation d'un avion, comprenant : un toboggan d'évacuation gonflable stocké dans une position non-déployée ; une source de gaz de gonflage pour gonfler ledit toboggan d'évacuation gonflable ; et une vanne de commande comprenant: un distributeur à tiroir comprenant un tiroir déplaçable à l'intérieur d'un canal entre une première position et une seconde position, dans lequel lorsque le tiroir se trouve dans la seconde position, le canal est placé en communication fluide avec une ligne de sortie ; un régulateur de pression placé en amont de ou en communication fluidique avec le 25 distributeur à tiroir et couplé en fonctionnement à la source de gaz de gonflage, le régulateur de pression comprenant un élément de mesure du débit déplaçable entre une position ouverte et une position fermée afin de réguler un débit de fluide et de pression à travers la vanne de commande en réponse à des variations de la pression à l'intérieur du distributeur à tiroir en aval.