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Abstract
L'invention a trait à une platine (1) de distribution de fluide pour propulseur spatial ou tuboréacteur d'aéronef, sur laquelle est fixée une électrovanne (2). La platine (1) intègre un siège (1.5) formant une surface d'étanchéité avec le plongeur (2.2) de l'électrovanne (2). La platine (1) est réalisée par fabrication additive.The invention relates to a fluid distribution plate (1) for a space thruster or an aircraft tuboreactor, on which a solenoid valve (2) is fixed. The plate (1) incorporates a seat (1.5) forming a sealing surface with the plunger (2.2) of the solenoid valve (2). The plate (1) is produced by additive manufacturing.
Description
DescriptionDescription
PLATINE DE DISTRIBUTION Domaine L’invention a trait à la conception d’une platine de distribution de fluide et plus particulièrement un ensemble d’une telle platine pour la distribution de fluides et d'une électrovanne pour un propulseur spatial ou un turboréacteur d’aéronef. L’invention vise également l’utilisation de cet ensemble et son procédé de fabrication. Art antérieur Une platine consiste généralement en un support massif en aluminium dans lequel sont usinés différentes surfaces lui permettant de rassembler des électrovannes, des tuyauteries, etc. Pour l'écoulement des fluides à l'intérieur de la platine, des conduites à la géométrie parfois complexe sont réalisées par des perçages s’entrecoupant. Une telle conception peut nécessiter des perçages débouchants qui doivent être obturés par des bouchons. La fabrication de la platine est donc complexe. L'ensemble platine et électrovannes est encombrant et lourd. Résumé de l’invention Problème technique L'invention vise à résoudre les inconvénients de la conception/fabrication des platines de l’état de l’art. En particulier, l'invention vise à proposer une platine qui soit de fabrication plus simple et de poids plus modéré, tout en assurant un rôle fonctionnel, à savoir garantir l'étanchéité principale de l'équipement. Solution technique L'invention a trait à un ensemble de distribution pour fluide pour un propulseur spatial ou un turboréacteur d’aéronef, l'ensemble comportant : une platine de distribution de fluide, la platine comprenant au moins une entrée et au moins une sortie pour le fluide ; et une électrovanne fixée à la platine et comportant un corps et un plongeur, remarquable en ce que la platine intègre un siège pour le plongeur, formant l'étanchéité isolant la sortie de la platine du corps de l'électrovanne.DISTRIBUTION PLATE Field The invention relates to the design of a fluid distribution plate and more particularly an assembly of such a plate for the distribution of fluids and of a solenoid valve for a space thruster or an aircraft turbojet . The invention also relates to the use of this assembly and its method of manufacture. PRIOR ART A plate generally consists of a solid aluminum support in which various surfaces are machined enabling it to assemble solenoid valves, pipes, etc. For the flow of fluids inside the plate, pipes with sometimes complex geometry are made by intersecting holes. Such a design may require through holes which must be sealed with plugs. The manufacture of the plate is therefore complex. The plate and solenoid valve assembly is bulky and heavy. Summary of the invention Technical problem The invention aims to solve the drawbacks of the design/manufacture of state-of-the-art plates. In particular, the invention aims to provide a plate which is simpler to manufacture and more moderate in weight, while ensuring a functional role, namely guaranteeing the main tightness of the equipment. Technical solution The invention relates to a distribution assembly for fluid for a space thruster or an aircraft turbojet, the assembly comprising: a fluid distribution plate, the plate comprising at least one inlet and at least one outlet for the fluid; and a solenoid valve fixed to the plate and comprising a body and a plunger, remarkable in that the plate incorporates a seat for the plunger, forming the seal isolating the output of the plate from the body of the solenoid valve.
L’étanchéité de l’électrovanne entre l’amont (fluide arrivant vers l’électrovanne) et l’aval (fluide quittant l’électrovanne) est ainsi assurée par une interface de contact (surface d’étanchéité fluidique) entre le plongeur et la platine.The tightness of the solenoid valve between the upstream (fluid arriving towards the solenoid valve) and the downstream (fluid leaving the solenoid valve) is thus ensured by a contact interface (fluid sealing surface) between the plunger and the platinum.
Par « platine », on entend un corps monobloc ayant une épaisseur relativement petite en rapport de sa largeur et de sa longueur. « Fluide » est à comprendre au sens large, englobant les liquides, les gaz et les matériaux pulvérulents.By "plate" is meant a one-piece body having a relatively small thickness in relation to its width and its length. "Fluid" is to be understood in the broad sense, including liquids, gases and powdery materials.
Les systèmes de distribution connus présentent des électrovannes avec un siège intégré, l’ensemble étant ensuite rapporté sur la platine.Known distribution systems have solenoid valves with an integrated seat, the assembly then being attached to the plate.
La platine selon l'invention permet ainsi de s'affranchir du siège qui peut être directement réalisé dans la platine.The plate according to the invention thus makes it possible to dispense with the seat which can be made directly in the plate.
Ceci offre un gain de poids de l’ensemble et simplifie la fabrication et l'assemblage de l’ensemble.This saves the weight of the assembly and simplifies the manufacture and assembly of the assembly.
Selon un mode avantageux de l'invention, le plongeur est mobile par rapport au corps sous l’action d’un ressort de rappel et sous l’action d’une bobine, le plongeur étant au contact du siège sous l’action du ressort, et le plongeur étant dégagé du siège sous l’action de la bobine.According to an advantageous embodiment of the invention, the plunger is movable relative to the body under the action of a return spring and under the action of a coil, the plunger being in contact with the seat under the action of the spring , and the plunger being disengaged from the seat under the action of the coil.
Selon un mode avantageux de l'invention, le siège est formé d'une surface présentant une rugosité arithmétique inférieure ou égale à 0.5 um.According to an advantageous embodiment of the invention, the seat is formed of a surface having an arithmetic roughness less than or equal to 0.5 μm.
Selon un mode avantageux de l'invention, le siège est formé d’une surface présentant une planéité inférieure ou égale à 0.002 mm.According to an advantageous mode of the invention, the seat is formed of a surface having a flatness less than or equal to 0.002 mm.
Ces géométries permettent de réaliser l'étanchéité entre le plongeur de l’électrovanne et la platine par un contact métal sur métal sans la nécessité d’y interposer un joint.These geometries make it possible to achieve sealing between the solenoid valve plunger and the plate by metal-to-metal contact without the need to interpose a gasket.
Une pièce en moins qui permet encore un gain de poids et de temps de fabrication/assemblage.One less part which further saves weight and manufacturing/assembly time.
Selon un mode avantageux de l'invention, la platine est réalisée en alliage aluminium-silicium-magnésium.According to an advantageous embodiment of the invention, the plate is made of an aluminium-silicon-magnesium alloy.
Ce matériau à le fois léger et facile à mettre en œuvre permet de minimiser le poids et faciliter la fabrication de la platine.This material, which is both light and easy to use, makes it possible to minimize the weight and facilitate the manufacture of the plate.
Selon un mode avantageux de l'invention, la platine est réalisée par fabrication additive.According to an advantageous mode of the invention, the plate is made by additive manufacturing.
La platine selon l'invention étant réalisée par fabrication additive, il est possible d’en limiter le poids : non seulement, une telle platine ne nécessite pas de bouchons d’'obturation des pergages, mais sa géométrie générale est optimisée en fonction de ses surfaces fonctionnelles. La matière superflue due notamment à des contraintes liées au procédé de fabrication est évitée (par exemple les dépouilles de forge ou de fonderie). Aussi, la fabrication est faite en une seule opération sur une seule machine, et ce, quelle que soit la complexité des réseaux de passages des fluides, évitant ainsi des repositionnements de la pièce lors de la fabrication et permettant donc une meilleure précision de fabrication. La fabrication additive se reconnaît sur la pièce finie, notamment par l’état de surface (motifs microscopiques avec des crêtes ayant des orientations préférentielles) mais aussi par des réseaux internes de conduites qui sont complexes et irréalisables par des techniques de fabrication conventionnelles.The plate according to the invention being produced by additive manufacturing, it is possible to limit its weight: not only does such a plate not require plugs for closing the pergages, but its general geometry is optimized according to its functional surfaces. The superfluous material due in particular to constraints linked to the manufacturing process is avoided (for example remains from the forge or foundry). Also, manufacturing is done in a single operation on a single machine, regardless of the complexity of the fluid passage networks, thus avoiding repositioning of the part during manufacturing and therefore allowing better manufacturing precision. Additive manufacturing can be recognized on the finished part, in particular by the surface condition (microscopic patterns with ridges having preferential orientations) but also by internal networks of pipes which are complex and unachievable by conventional manufacturing techniques.
La technologie employée peut être la fusion laser sur lit de poudre.The technology used may be powder bed laser fusion.
Selon un mode avantageux de l'invention, le plongeur est réalisé en alliage de fer et de nickel.According to an advantageous mode of the invention, the plunger is made of an alloy of iron and nickel.
L'invention porte également sur une utilisation de l'ensemble selon l'un des modes de réalisations exposés ci-dessus pour distribuer un fluide, notamment du diazote gazeux, à une température comprise entre 170 et 320 K.The invention also relates to a use of the assembly according to one of the embodiments described above for dispensing a fluid, in particular gaseous nitrogen, at a temperature between 170 and 320 K.
Selon un mode avantageux de l'invention, l’utilisation vise à propulser un engin spatial. L’engin spatial peut par exemple être un propulseur pour un lanceur récupérable, c'est-à-dire à usage multiple.According to an advantageous mode of the invention, the use aims to propel a spacecraft. The spacecraft can for example be a thruster for a retrievable launcher, that is to say for multiple use.
L'invention porte également sur un procédé de fabrication d’un ensemble selon l’un des modes de réalisations exposés ci-dessus, le procédé comprenant une étape de fabrication additive de la platine suivie de la fixation d’au moins une électrovanne, de telle manière que le plongeur de l’électrovanne puisse venir au contact d’un siège agencé sur la platine.The invention also relates to a method for manufacturing an assembly according to one of the embodiments described above, the method comprising a step of additive manufacturing of the plate followed by the attachment of at least one solenoid valve, such that the plunger of the solenoid valve can come into contact with a seat arranged on the plate.
_ Avantages de l'invention L'invention est particulièrement avantageuse en ce quelle permet de réduire la masse et la complexité de fabrication d’une platine de distribution de fluide ou d’un ensemble constitué de la platine et d'au moins une électrovanne._Advantages of the invention The invention is particularly advantageous in that it makes it possible to reduce the mass and the complexity of manufacturing a fluid distribution plate or an assembly consisting of the plate and at least one solenoid valve.
Le temps de montage et le nombre de pièces en jeu sont également réduits. La fiabilité est améliorée, ce qui est particulièrement important pour des applications spatiales ou aéronautiques.Assembly time and the number of parts involved are also reduced. Reliability is improved, which is particularly important for space or aeronautical applications.
Description des dessins Les figures 1A et 1B décrivent une vue en coupe partielle d’une platine et d’une électrovanne de l’art antérieur, en position fermée et ouverte ; La figure 2 est une vue isométrique d’une platine selon Vinvention ; Lafigure 3 décrit une vue en coupe partielle d’une platine et d’une électrovanne de selon l'invention. Description d’un mode de réalisation Les figures ne sont pas représentées à l’échelle. En particulier, certaines dimensions sont agrandies pour faciliter la lecture des figures.Description of the drawings Figures 1A and 1B describe a partial sectional view of a plate and a solenoid valve of the prior art, in the closed and open position; Figure 2 is an isometric view of a plate according to the invention; Figure 3 describes a partial sectional view of a plate and a solenoid valve according to the invention. Description of an embodiment The figures are not drawn to scale. In particular, certain dimensions are enlarged to facilitate reading of the figures.
Les figures 1A et 1B représentent de manière simplifiée une platine 1 sur laquelle est rapportée une électrovanne 2.Figures 1A and 1B schematically represent a plate 1 on which is attached a solenoid valve 2.
L’électrovanne 2 comporte un corps 2.1 recevant un plongeur 2.2 mobile sous l’action d’un ressort 2.3 et sous l’action d'une bobine 2.4. Lorsque la bobine 2.4 n’est pas alimentée, le ressort 2.3 maintient le plongeur 2.2 contre le siège 2.5. Ainsi, l'entrée 2.6 de l’électrovanne 2 n'est pas fluidiquement reliée à la sortie 2.7. La figure 1A représente ainsi l’électrovanne en position fermée. La figure 1B illustre la position ouverte, dans laquelle la bobine 2.4 est alimentée en courant électrique, générant ainsi un champ électro-magnétique qui applique une force au plongeur 2.2 s'opposant à l’effort du ressort 2.3. Le plongeur 2.2 est ainsi dégagé de son siège 2.5. Ainsi, l'entrée 2.6 de l’électrovanne 2 est fluidiquement reliée à la sortie 2.7, laissant passer le fluide.The solenoid valve 2 comprises a body 2.1 receiving a plunger 2.2 movable under the action of a spring 2.3 and under the action of a coil 2.4. When the coil 2.4 is not supplied, the spring 2.3 maintains the plunger 2.2 against the seat 2.5. Thus, input 2.6 of solenoid valve 2 is not fluidically connected to output 2.7. Figure 1A thus represents the solenoid valve in the closed position. Figure 1B illustrates the open position, in which the coil 2.4 is supplied with electric current, thus generating an electromagnetic field which applies a force to the plunger 2.2 opposing the force of the spring 2.3. The diver 2.2 is thus released from his seat 2.5. Thus, the input 2.6 of the solenoid valve 2 is fluidically connected to the output 2.7, allowing the fluid to pass.
Dans cet exemple, l'électrovanne 2 est un ensemble indépendant dont les composants sont assemblés entre eux avant que l’électrovanne 2 ne soit fixée à la platine 1.In this example, solenoid valve 2 is an independent assembly whose components are assembled together before solenoid valve 2 is attached to plate 1.
Dans l'exemple illustré, la sortie 2.7 est reliée à un orifice de la platine 2 et l’entréeIn the example shown, output 2.7 is connected to an orifice of plate 2 and input
2.6 peut être directement reliée à une conduite d'alimentation en fluide. Alternativement, l'entrée et la sortie peuvent correspondre à des orifices de la platine 1.2.6 can be directly connected to a fluid supply line. Alternatively, the inlet and the outlet may correspond to orifices in plate 1.
L’étanchéité se fait via le contact métal-métal entre la face inférieure du plongeurSealing is achieved via metal-to-metal contact between the underside of the plunger
2.2 et la face supérieure du siège 2.5. Pour garantir un bon niveau d’étanchéité, les surfaces en contact doivent posséder de bons états de surface.2.2 and the upper face of the seat 2.5. To guarantee a good level of sealing, the surfaces in contact must have good surface finishes.
Dans cet exemple de l’état de l’art, l'étanchéité est réalisée entièrement par des pièces de l’électrovanne.In this example of the state of the art, the sealing is carried out entirely by parts of the solenoid valve.
La figure 2 montre un exemple de conception d’une platine 1 selon l'invention.Figure 2 shows an example of the design of a plate 1 according to the invention.
Celle- 5 ciprésente un certain nombre d'orifices 1.2, 1.3, 1.4, 1.5 pouvant servir de passages de vis de fixation ou de passages pour un fluide.This has a number of openings 1.2, 1.3, 1.4, 1.5 which can serve as mounting screw passages or fluid passages.
Une platine 1 peut recevoir plusieurs vannes pouvant contrôler le passage de plusieurs fluides selon des circuits distincts.A plate 1 can receive several valves that can control the passage of several fluids according to separate circuits.
Des conduites intégrées à la platine 1 sont fabriquées lors de la fabrication par impression 3D de la platine.Pipes integrated into the plate 1 are manufactured during the manufacture by 3D printing of the plate.
La platine peut également comprendre des logements pour des fils électriques, et/ou des taraudages pour recevoir des vis de fixation notamment d’électrovannes.The plate can also include housings for electric wires, and/or tapped holes to receive fixing screws, in particular for solenoid valves.
La figure 3 présente une vue en coupe d’une électrovanne 2 fixée sur la platine 1 selon l'invention.Figure 3 shows a sectional view of a solenoid valve 2 fixed to the plate 1 according to the invention.
Un des orifices 1.6 peut servir d’entrée pour un fluide arrivant dans l’électrovanne 2. Un autre orifice 1.7 de la platine 1 fait office de sortie.One of the orifices 1.6 can serve as an inlet for a fluid arriving in the solenoid valve 2. Another orifice 1.7 of the plate 1 acts as an outlet.
Une surface 1.5 de la platine peut servir de siège pour le plongeur 2.2 de l’électrovanne.A surface 1.5 of the plate can serve as a seat for the plunger 2.2 of the solenoid valve.
Cette surface peut être plane.This surface may be flat.
L'étanchéité de l’électrovanne (en position fermée comme dessiné sur la figure 3) est ainsi assurée par un contact métal sur métal.The tightness of the solenoid valve (in the closed position as shown in figure 3) is thus ensured by metal-to-metal contact.
Alternativement, la surface peut être évasée (conique, chanfreinée) ou de géométrie complexe (avec des créneaux ou des chicanes). Ce type de contact métal sur métal est avantageux notamment lors d’un fonctionnement à basse température (-100°C). Le fait que le siège 1.5 du plongeur 2.2 soit directement réalisé sur la platine 1 permet de s'affranchir d’une pièce (en comparaison avec l’illustration de la figure 1), ce qui résulte en un gain de place, ainsi qu’un gain d'encombrement.Alternatively, the surface can be flared (conical, chamfered) or of complex geometry (with slots or baffles). This type of metal-to-metal contact is particularly advantageous when operating at low temperatures (-100°C). The fact that the seat 1.5 of the plunger 2.2 is made directly on the plate 1 makes it possible to dispense with one piece (in comparison with the illustration of FIG. 1), which results in a saving of space, as well as congestion gain.
Le montage de l’électrovanne 2 peut se faire directement sur la platine : assemblage du plongeur 2.2, du ressort 2.3 et du corps 2.1 sur la platine, puis mise en place de la bobine 2.4, puis mise en place d’un couvercle 2.8. En cas de besoin, cet agencement permet notamment la maintenance de la bobine sans besoin de démontage de l’ensemble de l’électrovanne.The assembly of the solenoid valve 2 can be done directly on the plate: assembly of the plunger 2.2, of the spring 2.3 and of the body 2.1 on the plate, then installation of the coil 2.4, then installation of a cover 2.8. If necessary, this arrangement allows in particular the maintenance of the coil without the need to disassemble the entire solenoid valve.
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- 2021-02-18 BE BE20215112A patent/BE1029122B1/en active IP Right Grant
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BE1029122A1 (en) | 2022-09-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Effective date: 20220912 |