FR3011059A1 - Dispositif de raccord hydraulique et systeme de transfert de fluide utilisant ce dispositif - Google Patents

Abstract

La présente invention porte sur un dispositif de raccord hydraulique comprenant une pièce (111) avec un orifice (111a) de passage de fluide hydraulique et une tige tubulaire (13) avec un embout (131), l'embout de la tige étant raccordé hydrauliquement à l'orifice du passage de fluide, caractérisé par le fait que l'orifice et l'embout de la tige comprennent chacun une portion de surface (111b ; 131a respectivement) conformée de manière à autoriser un débattement angulaire entre la pièce (111) et la tige (13), un joint d'étanchéité (15) étant interposé entre lesdites deux portions de surface.

Description

Domaine technique La présente invention concerne le domaine des raccords hydrauliques entre une pièce ayant un orifice de distribution de fluide et un élément tubulaire parcouru par le fluide. Elle vise également l'application des raccords dans un dispositif de transfert de fluide hydraulique entre un référentiel fixe et un référentiel mobile en translation par rapport à lui, tel que, à l'intérieur d'une turbomachine, entre une pièce de carter de la machine et la partie mobile d'un actionneur hydraulique actionnant un organe de la turbomachine Présentation du problème technique Le problème de l'invention se situe dans le cadre de l'alimentation d'un actionneur linéaire en fluide hydraulique mais n'est pas limité à cette application. Dans l'exemple de la figure 1, un élément de carter fixe 1 d'une machine, telle qu'une turbomachine, comprend une virole 1V tronconique et une extension 1C axiale sur laquelle est monté un vérin ou actionneur hydraulique 3, linéaire. Celui-ci est formé d'une partie statique 31, formant piston, solidaire de l'extension axiale de carter et d'une partie 32, formant cylindre, mobile en translation le long de l'axe du carter. Les parties statiques et mobiles délimitent entre elles deux chambres, A et B respectivement, qui sont alimentées, l'une par une ouverture 35A de la chambre A, située du côté de la virole, et une ouverture 35B de la chambre B opposée. La partie mobile du vérin est reliée à un organe, non représenté, de la machine dont il s'agit de régler la position. La virole 1 comprend une ouverture 7A de distribution sélective de fluide reliée par un conduit d'alimentation en fluide hydraulique à l'ouverture 35A de la chambre A du vérin et une ouverture 7B de distribution sélective de fluide reliée par un conduit d'alimentation en fluide hydraulique à l'ouverture de la chambre B du vérin. En fonctionnement, la distance entre les ouvertures de distribution de fluide de la virole et celle des chambres du vérin varie selon la position de la partie mobile 32, le long de l'axe de l'extension de carter 1C. Un moyen d'adapter la longueur des conduits d'alimentation en fluide à la distance entre les ouvertures est de disposer des tiges tubulaires télescopiques, 8A et 8B. Les extrémités des tiges télescopiques sont raccordées par exemple aux ouvertures respectives par des moyens de connexion du type à mamelon et ajutage, connus en tant que tels. Un tel moyen de connexion ou raccord hydraulique 10 de l'art antérieur est représenté sur la figure 2 ; Il comprend un ajutage 12 en bout d'une tige tubulaire qui vient en appui contre un mamelon 14 ouvert axialement. Le mamelon est solidaire, en étant rapporté par vissage par exemple, d'un logement tubulaire aménagé dans l'axe de l'ouverture, non représenté, et qui est situé sur la virole ou bien sur la partie mobile du vérin. Ce logement n'est pas représenté ici. Les deux éléments du raccord, ajutage et mamelon 12 et 14, sont maintenus assemblés par un écrou, non représenté, pris entre la portée 12P, normale à l'axe, présente sur l'ajutage et le pas de vis 14V usiné sur le mamelon 14. Ce mode d'assemblage n'autorise aucun débattement angulaire entre la pièce par laquelle le fluide est distribué et la tige tubulaire qui lui est raccordée. Il est rigide. Le problème suivant est susceptible de se présenter : Lors du retour de la partie mobile 32 de l'actionneur linéaire vers le carter 1 où se trouve l'alimentation en fluide hydraulique et surtout lorsque celui-ci est à haute pression, le système télescopique de tiges peut se bloquer et flamber sous l'effort de l'actionneur. Le blocage se produit si l'alignement n'est pas correct. Ce blocage, suivi de la ruine du système de tiges télescopiques peut survenir lors du désalignement entre le carter 1 sur lequel l'arrivée d'huile se situe et la partie fixe 31 de l'actionneur 3, elle-même solidaire dudit carter. Ce désalignement est attendu quand la turbomachine est soumise à de fortes sollicitations mécaniques.

En effet, dans le cas d'un désalignement entre le carter et la partie mobile de l'actionneur, un angle est induit entre les deux tiges télescopiques qui coulissent l'une dans l'autre. L'effort normal à la surface de la tige et l'effort résistant au coulissement augmentent. Si cet angle devient trop important et atteint une valeur critique, dépendant des caractéristiques géométriques des tiges et du coefficient de frottement entre celles-ci, le frottement entre les tiges peut entraîner un blocage. Il s'ensuit alors un arc-boutement et, sous l'effort de l'actionneur hydraulique, un flambement des tiges. La conséquence serait donc une ruine du système entier entrainant une situation extrêmement critique dans le cas d'une application aéronautique. Le phénomène d'arc-boutement se produit dans un système mécanique lorsque la configuration de celui-ci est telle que l'adhérence empêche tout mouvement, quelle que soit l'intensité des actions mécaniques extérieures.

Exposé de l'invention La demanderesse s'est fixé comme objectif de limiter, voire éliminer, les risques de blocage des tiges tubulaires lors du déplacement en translation de la partie mobile de l'actionneur ou vérin.

Dans la mesure où le blocage est induit par la rigidité de l'assemblage des tiges avec les pièces, la demanderesse s'est fixé comme objectif plus général de mettre au point un raccord hydraulique permettant un débattement angulaire sans que l'étanchéité du circuit en soit affectée. C'est ainsi que, conformément à un premier aspect de l'invention, le raccord hydraulique comprenant une pièce avec un orifice de passage de fluide hydraulique et une tige tubulaire avec un embout, l'embout de la tige étant raccordé hydrauliquement à l'orifice du passage de fluide, est caractérisé par le fait que l'orifice et l'embout de la tige comprennent chacun une portion de surface conformée de manière à autoriser un débattement angulaire entre la pièce et la tige, un joint d'étanchéité étant interposé entre lesdites deux portions de surface. Par la solution de l'invention, en autorisant une rotation limitée on réduit les contraintes sur les pièces. Dans le cas de l'application particulière visée par la présente demande, les désalignements entre le carter et la partie mobile sont compensés par une rotation limitée de la tige par rapport au carter, les blocages sont évités ainsi que la ruine du système de tiges de transfert de fluide hydraulique entre le carter et le vérin. Le joint d'étanchéité convenablement choisi assure l'étanchéité du circuit de fluide à ce niveau. Selon un mode de réalisation préféré, l'une desdites deux portions de surface comprend une gorge annulaire, et ledit joint d'étanchéité est logé dans la gorge annulaire. Le joint d'étanchéité comprend avantageusement une bague de contact, qui est de préférence en matériau rigide, en appui contre l'autre desdites deux portions de surface et un élément élastique est interposé entre le fond de la gorge et la bague en matériau rigide. Ce type de joint permet d'assurer l'étanchéité du circuit quand la pression du fluide hydraulique est élevée. Dans l'application considérée, elle est de l'ordre de 120 à 160 bars. Plus particulièrement, la bague de contact en matériau rigide du joint d'étanchéité comprend une surface d'appui sur ladite autre portion de surface, qui est de forme tronconique. Notamment, la gorge est réalisée dans la portion de surface dudit orifice de passage de fluide. Pour assurer le maintien en place de l'extrémité de la tige par rapport à la pièce tout en permettant un ajustement angulaire de sa position par rapport à celle-ci, c'est-à- dire conserver les propriétés de rotulage, le dispositif comprend un écrou ou autre moyen équivalent de maintien de la tige tubulaire dans l'ouverture. Cet écrou ou autre moyen maintient l'embout de la tige dans l'axe de l'orifice lorsqu'aucune contrainte n'est appliquée sur la tige. Pour éviter que la tige ne soit bloquée en position par la pression de serrage exercée par l'écrou, un moyen élastique est disposé entre l'écrou et l'embout de la tige tubulaire. Plus particulièrement, le moyen élastique est un joint torique formant étanchéité et il est logé dans une gorge annulaire réalisée dans l'embout de la tige tubulaire ou bien dans la portion de surface de l'écrou en vis-à-vis de l'embout. Les deux joints d'étanchéité sont mis en pression en étant écrasés lors du montage.

L'invention trouve une application avantageuse dans un système de transfert de fluide entre un carter fixe et un organe mobile en translation par rapport au carter fixe. Le système comprend une tige tubulaire avec un dispositif de raccord fluidique à l'un ou l'autre du carter et de l'organe mobile.

De préférence, la tige tubulaire est un élément d'un dispositif télescopique et le système de transfert de fluide comprend un raccord hydraulique entre le carter et une tige tubulaire du dispositif d'une part et entre une autre tige tubulaire du dispositif et l'organe mobile d'autre part. L'invention trouve une application avantageuse lorsque l'organe mobile en translation appartient à un actionneur linéaire. En particulier, la présente demande vise une turbomachine comprenant au moins un dispositif de raccord fluidique et/ou un système de transfert de fluide selon l'invention. Ainsi la fonction de transfert d'huile entre un référentiel fixe porteur de l'alimentation et la partie mobile en translation de l'actionneur est réalisée au moyen de tubes télescopiques coulissant l'un dans l'autre au gré de la fluctuation de position axiale de la partie mobile de l'actionneur. L'avantage d'un tel système est d'assurer le transfert de fluide hydraulique quelle que soit la position axiale de l'actionneur. En revanche, couplé à un connecteur standard de type mamelon/ajutage de chaque côté, le système serait extrêmement sensible à tout désalignement entre le carter portant l'alimentation en fluide et le carter de l'actionneur ce qui est évité avec des raccords hydrauliques de l'invention. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit d'une mode de réalisation non limitatif de l'invention en référence aux dessins sur lesquels - La figure 1 montre en coupe axiale un actionneur linéaire monté sur un élément de carter cylindrique ; - La figure 2 représente un moyen de connexion d'une tige tubulaire, selon l'art antérieur avec un mamelon et un ajutage ; - La figure 3 représente en coupe axiale le raccord hydraulique de l'invention ; - La figure 4 montre, vu en coupe dans un plan passant par l'axe, le joint torique d'étanchéité du raccord ; - La figure 5 montre une variante de tige tubulaire avec un embout rapporté ; - La figure 6 montre en coupe axiale l'actionneur linaire de la figure 1 avec des tiges télescopiques. Description détaillée d'un mode de réalisation Sur la figure 3, un raccord conforme à l'invention est représenté en coupe axiale. Selon l'exemple illustré par cette figure, les éléments à raccorder sont un élément de carter 1V et une tige tubulaire 13. L'élément de carter est percé d'un orifice par lequel un fluide hydraulique est distribué depuis une canalisation non visible sur la figure et située à l'amont du carter. Une pièce formant élément de raccord 111 est montée sur le carter de manière à en être solidaire et présente un canal terminé par un orifice 111a, circulaire et d'axe XX, dans le prolongement de l'orifice du carter. La tige 13, dont seule l'extrémité est représentée, présente à cette extrémité un embout 131 qui est logé dans la pièce formant élément de raccord 111, au droit de l'orifice 111a. Un écrou 24 maintient l'embout dans son logement sur l'élément de raccord en étant ici vissé, il peut cependant être rendu solidaire par tout autre moyen. L'écrou 24 entoure la tige 13 en ménageant autour d'elle, comme cela est représenté sur la figure, un espace annulaire formant un jeu dont la valeur maximale est déterminée par le débattement angulaire souhaité pour la tige. L'élément de raccord dans lequel est réalisé le logement est pourvu de préférence d'un filetage réalisé sur une extension cylindrique autour du fond. L'écrou peut être remplacé par exemple, par une bague possédant également une portée interne sphérique et verrouillée grâce à un anneau élastique ou un cir-clip.

Le fond du logement autour de l'orifice 111a de l'élément de raccord 111 comprend une paroi de forme courbe 111b, telle que sphérique, centrée sur l'axe XX. Une gorge annulaire 111c centrée sur l'axe XX est usinée dans cette paroi 111b. La gorge 111c loge un joint torique d'étanchéité 15 qui est de préférence de structure composite en étant formé d'une bague de contact 15a avec une surface de contact 15a1. Cette surface de contact est par exemple conique et son axe coïncide avec l'axe XX, lorsque le joint est en place. La bague de contact 15a est par exemple à section polygonale dans un plan axial. Entre la bague de contact 15a et le fond de la gorge, le joint comprend un anneau 15b élastique, en matériau élastomère. Il exerce une force de rappel contre la bague de contact 15a quand il est comprimé dans le fond de la gorge. La bague de contact est constituée en un matériau plus rigide que le matériau élastomère de l'anneau élastique 15b. Ce matériau est de nature à assurer une étanchéité quand la bague est en appui contre sa contrepartie sur l'embout 131. L'embout 131 qui peut être venu d'une seule pièce avec la tige tubulaire est de forme globalement sphérique avec, du côté de l'extrémité libre de la tige, une surface d'appui 131a, coordonnée avec la surface de contact 15a1 de l'anneau d'étanchéité 15. Cette surface d'appui est ici tronconique. Du côté de la tige, l'embout présente une gorge annulaire 13 lb d'axe confondu avec celui de la tige pour le logement d'un moyen élastique 132 en matériau élastomère formant joint torique. Cette partie de la surface de l'embout coopère avec une surface d'appui 24a de 1 écrou 24 qui est de préférence sphérique comme celle de l'embout.

Au montage, l'embout 131 de la tige est introduit dans le logement de l'élément de raccord 111 sur la pièce jusqu'à ce qu'il vienne en appui contre la surface d'appui 15a1 de l'anneau d'étanchéité. L'écrou entourant la tige est ensuite vissé sur l'élément de raccord 111 de manière à venir en appui contre le joint torique 132 disposé dans la gorge 131b de l'embout. Les deux éléments élastiques, 15b et 132 sont comprimés par l'écrou 24 dans une mesure suffisante pour assurer l'étanchéité du circuit de fluide, sans toutefois bloquer tout mouvement de rotation de la tige par rapport à la pièce. Ce mouvement de rotation est quoi qu'il en soit limité par le jeu ménagé autour de la tige par l'écrou, comme indiqué plus haut et la pression exercée par l'écrou. Pour fonctionner de manière optimale et éviter les dégradations prématurées, un joint doit être comprimé dans une plage donnée, dépendant du type du joint utilisé. Lors de la conception du dispositif, la position de la butée axiale de l'écrou est ainsi calculée de manière à ce que les deux joints soient comprimés dans leur plage de fonctionnement. La solution de l'invention permet ainsi, en fonction du taux de compression maximal du joint 15, un ajustement de la position angulaire de la tige par rapport à la pièce à laquelle il est raccordé, sans perte d'étanchéité du circuit de fluide raccordé.

La figure 5 montre un exemple de variante de réalisation de l'embout. Celui-ci 131' est réalisé séparément et alésé et est rapporté sur la tige 13, à son extrémité. Celle-ci comprend une butée axiale 13a' contre laquelle vient en appui l'embout qui a été glissé sur la tige 13'. L'embout est immobilisé axialement par un anneau élastique 13'b ou tout autre moyen convenable. L'embout 131' comme dans la réalisation précédente comprend une surface d'appui 131'a conformée pour recevoir la surface de contact du joint torique 15 d'étanchéité avec le fond de l'ouverture ainsi qu'une gorge 131'b annulaire pour le joint d'étanchéité 132 avec l'écrou. La figure 6 montre un exemple d'application de la solution de l'invention avec un actionneur linéaire 3 monté sur l'extension axiale 1C de la virole de carter 1V.

L'actionneur est alimenté en fluide hydraulique moteur à partir de la virole qui comprend des moyens de distribution de fluide 111. Sur la figure, un seul circuit d'alimentation a été représenté. Un système de tiges télescopiques 13 est monté entre un orifice 111a de distribution de fluide sur la virole et l'une des chambres motrices de l'actionneur. Comme on le voit, les tiges télescopiques 13 sont raccordées, l'une au moyen 111 de distribution de fluide de la virole l'autre à l'une des chambres par des raccords de l'invention qui autorisent un certain déplacement angulaire. Quand, en raison des contraintes mécaniques, l'extension 1C de la virole subit une déformation angulaire par rapport à la virole 1V, son déplacement angulaire est suivi par le système de tiges télescopiques. Pendant le déplacement de l'élément mobile 3 de l'actionneur, les tiges suivent celui-ci sans être soumises à un effort transversal et ne subissent pas de distorsion. Le débattement angulaire n'affecte pas l'étanchéité du circuit d'alimentation, grâce aux joints d'étanchéité prévus dans le raccord hydraulique.

Ainsi dans le cas d'une turbomachine montée sur un aéronef, les sollicitations mécaniques sur le carter ne seront pas causes de blocage des actionneurs linéaires tels que représentés. En résumé l'invention permet de compenser le désalignement et d'éviter le blocage et la ruine du système de tiges d'injections télescopiques, de transférer l'huile haute pression (ou pas) du référentiel fixe vers le référentiel mobile en translation et d'être étanche sous une pression maximale prédéterminée.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de raccord hydraulique comprenant une pièce (111) avec un orifice (111a) de passage de fluide hydraulique et une tige tubulaire (13) avec un embout (131), l'embout de la tige étant raccordé hydrauliquement à l'orifice du passage de fluide, caractérisé par le fait que l'orifice et l'embout de la tige comprennent chacun une portion de surface (111b ; 131a respectivement) conformée de manière à autoriser un débattement angulaire entre la pièce (111) et la tige (13), un joint d'étanchéité (15) étant interposé entre lesdites deux portions de surface.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1 dont l'une desdites deux portions de surface comprend une gorge annulaire (111c), et ledit joint d'étanchéité (15) est logé dans la gorge, le joint d'étanchéité comprenant une bague de contact (15a), notamment en matériau rigide, en appui contre l'autre desdites deux portions de surface (131a), un élément élastique (15b), notamment en forme d'anneau, étant interposé entre le fond de la gorge et la bague de contact (15a).
3. 3. Dispositif selon la revendication 2 dont la bague de contact (15a) comprend une surface de contact (15a1) de forme tronconique.
4. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2 dont la gorge est réalisée dans la portion de surface (111b) de l'orifice (111a).
5. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes comprenant un écrou (24) ou autre moyen équivalent de maintien de la tige (13) tubulaire dans l'orifice, un moyen élastique (132) étant disposé entre l'écrou et l'embout de la tige tubulaire.
6. 6. Dispositif selon la revendication précédente dont le moyen élastique (132) est un joint torique formant étanchéité.
7. 7. Système de transfert de fluide, entre un carter fixe (1V) et un organe (3) mobile en translation par rapport au carter fixe, comprenant une tige tubulaire (13) avec un dispositif de raccord hydraulique à l'un ou l'autre du carter et de l'organe mobile selon l'une des revendications précédentes.
8. 8. Système de transfert de fluide selon la revendication précédente dont la tige tubulaire (13) est télescopique.
9. 9. Système de transfert de fluide selon l'une des revendications 7 et 8 comprenant un dispositif de raccord fluidique entre le carter et la tige tubulaire d'une part et entre la tige tubulaire et l'organe mobile d'autre part.
10. 10. Système selon l'une des revendications 7 à 9 dont l'organe (3) mobile en translation est un actionneur linéaire commandé par fluide hydraulique.
11. 11. Turbomachine comprenant au moins un dispositif de raccord fluidique selon l'une des revendications 1 à 6 et/ou un système de transfert de fluide selon l'une des revendications 7 à 10.