JP4936347B2 - 変形可能膜を用いた点火アクチュエータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変形可能膜、すなわちバルブやジャック等の、点火（ｐｙｒｏｔｅｃｈｎｉｃ）手段により生成され、かつ変形可能膜に作用する高圧下のガスの作用のもとで外部の部材を作動させることができるデバイスを有する点火アクチュエータに関する。
【０００２】
本発明による該点火アクチュエータは様々な分野で利用することができ、特に、バルブやジャック等の異なるタイプの膜を作動させるような航空宇宙産業において利用される。
【０００３】
【従来の技術】
ＦＲ−Ａ−２、５６１、７４３に詳しく説明されているように、従来の点火アクチュエータは、その中に変形可能膜が配置されているキャビティを内部に画定する本体を備える。より具体的には、該変形可能膜は、該キャビティを、互いに耐密の２つのチャンバに分割（区画）する。第１のチャンバは、点火手段の動作が前記第１のチャンバを高圧下で点火燃焼ガスで満たす効果を有するように、点火手段と連通している。第２のチャンバは作動部材を含む。燃焼ガスの第１のチャンバ内への充填によって引き起こされた膜の変形は、作動部材を第１のチャンバから離れる方に移動させる効果を有する。バルブの作動に適用された点火アクチュエータについて記載されたＦＲ−Ａ−２、５６１、７４３においては、この移動の効果は、アクチュエータ本体に一体化され、かつ流体回路の一部を形成する管の開閉を引き起こすことをばらばらに砕くことである。
【０００４】
この種の点火アクチュエータにおいては、膜はプレストレスが与えられていない状態では作動せず、それは本質的に平面形状を与える。点火燃焼ガスが第１のチャンバ内に入ると、該膜は第２のチャンバの方向に変形する。第１のチャンバ内に入った点火燃焼ガスと回路の流体との間のシーリングを確保するためには、該膜を無傷に保つことが必要である。従って、膜の変形は、限定された機能経路で起きなければならない。そのために、膜の変形を第２のチャンバ内に制限するように、座面が第２のチャンバ内に形成される。
【０００５】
ＦＲ−Ａ−２、５６１、７４３により詳しく記載されたこの特徴は、第２のチャンバ内に配置された作動部材の機能行程の制限を引き起こす。とはいえ、それは、作動部材の動作を決定し、制限するこの機能行程である。すなわち、該アクチュエータがバルブの制御に用いられている記載された実施例においては、該作動部材の機能行程は、該アクチュエータの作動中に制御部材によって破壊されなければならない部分の寸法を画定する。所定の寸法のアクチュエータの場合、このことは、流体がバルブ内で循環する管の寸法の制限をもたらす。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この不都合を除去するために、膜の径を増加させることにより機能行程を増加させることが考えられる。しかし、これは、該アクチュエータに寸法及び重さの増加をもたらす。このことは通常、容認できないことであり、特にこのようなアクチュエータの最先端の用途、すなわち航空宇宙産業においては容認できない。
【０００７】
ＳＵ−Ａ−１、７２１、３６０は、作動していない状態において、変形可能膜を、第１のチャンバ内に配置され、点火燃焼ガスを受け入れるために設けられた穴あきディスクと、第２のチャンバ内に配置された作動部材との間の圧縮によって得られる波状の形状を有する変形可能膜を用いた点火アクチュエータを開示している。前記作動部材は制動体によって、該膜に面して配置された第２のチャンバの壁部に支承される。点火手段が作動したとき、燃焼ガスは第１のチャンバに入り込み、かつ該制動体を変形させながら、作動部材を前述の壁部に追い返す。行程の終わりに、作動部材はシーリングデバイスに作用し、かつ前記デバイスが最初それによってアクチュエータ本体に連結されている破裂ディスクを破壊する。そしてスプリングは、このように放された該シーリングデバイスを移動させ、そしてそれは流体回路を開く効果を有する。
【０００８】
前記アクチュエータは、その信頼性を増加させるように、点火手段の作動中の衝撃の影響を制限するように設計されている。
【０００９】
この成果は、流体回路の開閉を制御する機能行程を制限することにより得られるが、それは本発明の目的に反する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、具体的には、アクチュエータのサイズ及び重さを増加させることなく、その元のデザインが、作動部材の機能行程（ファンクショナルトラベル）及び該膜がバルブの開閉を制御する際、流体が循環する管の口径を倍にすることができる変形可能膜を有する点火アクチュエータに関する。
【００１１】
本発明によれば、この成果は、内部にキャビティを画定する本体と、前記キャビティを２つのチャンバに耐密に分割する変形可能膜と、第２のチャンバ内に前記膜の変形を制限する座面によって決定された作動位置に前記膜を導くために、点火燃焼ガスを受け入れることができる第１のチャンバとを備えた点火アクチュエータであって、前記第２のチャンバが、前記燃焼ガスが前記第１のチャンバに入るとき、前記膜によって、前記アクチュエータの動作運動に対応する距離を超えて移動可能な制御部材を含み、前記膜は、作動していない状態において、前記座面から離れるプレストレスが与えられた位置にあることを特徴とする点火アクチュエータによって得られる。
【００１２】
このように定義される本発明においては、アクチュエータが作動していないとき、該膜は座面から離れるプレストレスが与えられた位置にあるということにより、該アクチュエータの動作は、前記膜のシーリングを損なう変形なしに、該膜を、従来技術の点火アクチュエータの膜の変形と比べて増加した距離を越えて変形させる効果を有する。このことは、アクチュエータのサイズ及び重さを増加させることなく、アクチュエータや、例えば、該アクチュエータに対して厳格である管のサイズによって作動可能な該部材の移動の重大な増加を引き起こす。
【００１３】
本発明の好適な実施の形態においては、該膜のプレストレスが与えられた位置は、その動作位置と実質的に対称的である。その上、機能行程は従来技術の点火アクチュエータと比べて倍になっている。
【００１４】
好ましくは、該膜のプレストレスが与えられた位置は、燃焼ガスが前記第１のチャンバ内に入るときに、破壊又は移動できる部分を通常、支承している、制御部材に当接した状態に維持することによって画定される。
【００１５】
有利には、その破壊が、流体回路等の回路の状態の変化の効果を有するように、前記部分は流体回路の一体化された部分である。
【００１６】
好ましくは、該膜は、プレストレスが与えられていない状態では平面状である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を好適な実施の形態に関して、及び本発明による点火アクチュエータの縦断面図である添付図面を参照して、より詳細に説明する。
【００１８】
図において、符号１０は、本発明による点火アクチュエータの本体を示す。非制限的に図示した実施の形態においては、該アクチュエータは、本体１０に一体化されたバルブ１１の開閉を制御する。該本体１０は、ここでは、例示的に、溶接により互いに組み立てられる３つの部品１２、１４、１６で形成されている。
【００１９】
本体１０は、変形可能膜２４によって２つのチャンバ２０、２２に分割するキャビティ１８を内部に画定する。図示した実施の形態においては、変形可能膜２４は、プレストレスが与えられていない状態では、平面状ディスクの形をとっている。該膜は、バルブ本体１０の部品１２と部品１４の間にしっかりと閉じ込められた外部の周辺エッジ部２６を備える。その結果として、変形可能膜２４はチャンバ２０、２２を耐密に分離する。
【００２０】
膜（メンブレン）２４は、本発明の範囲を逸脱しない範囲で、作動していない状態において、非平面状、例えば波状の形状を有することができることに注目すべきである。
【００２１】
本体１０の部品１２内に一体に形成された第１のチャンバ２０は、図に非制限的に示した２つのデバイス２８等の一つ以上の点火装置によって生成された点火燃焼ガスを集めることができる。該点火装置又はデバイス２８は、図に示すような方法で、部品１２に直接嵌合することができ、あるいは本体１０の外側に配置し、かつチャンバ２０と連通したチューブによって本体１０に接続することができる。各点火デバイス２８は、チャンバ２０内で高圧で大量の燃焼ガスを急速に生成できる既知の何れかのデバイスにより構成することができる。従ってその説明は省略する。
【００２２】
膜２４に隣接する部分においては、第１のチャンバ２０は、膜２４の軸上に中心をおく細い径のネック部を形成する。該ネック部は、燃焼ガスが該膜と接触するときに該燃焼ガスを膨張させることができる。
【００２３】
第２のチャンバ２２の側に配置された中心部分においては、変形可能膜２４は、チャンバ２２内に突出する固い円柱形状（シリンドリカル）部分３０を有する。
【００２４】
ここではプランジャーの形をとる制御部材３２は、第２のチャンバ２２の実質的に管状の部分内に収容されている。より具体的には、該制御部材３２の第１の端部は固い円柱形状部分３０の端面に支承され、制御部材３２の反対側の端部は本体１０の第３の部品１６の中心部３４に支承される。
【００２５】
本発明によれば、及び図に示したように、本願明細書に既に説明した装置は、作動していない状態において、膜２４に面した第２のチャンバ２２内に設けられた座面３６から離れるプレストレスが与えられた位置をとるようになっている。。より具体的には、作動していない状態において膜２４が占めるプレストレスが与えられた位置は、膜２４が、膜２４に面する第１のチャンバ２０内において、本体１０の第１の部品１２上に形成された面３８の付近にあるようになっている。
【００２６】
図に示した本発明の好適な実施の形態においては、膜２４のプレストレスが与えられた位置は、該膜の作動位置と実質的に対称的である。該膜の作動位置は、燃焼ガスが第１のチャンバ２０内に入ったとき、すなわち膜２４が座面３６に当接したときに得られる。
【００２７】
図に例示的に示した実施の形態においては、本体１０の第３の部品１６は、流体回路の一部を形成する管状の部品であり、それについては、アクチュエータ１０により制御されるバルブ１１の作動による流れを阻止できることが望まれる。第３の部品１６は、制御部材３２の端部を越えて位置する第２のチャンバ２２の部分において、第２のチャンバ２２と同様に、第２の部品１４の２つの対向する壁部を横切る。さらに、第３の部品１６は、チャンバ２２の密閉性を維持するように、しっかりと２つの対向する壁部に溶接されている。
【００２８】
制御部材３２を支承する、部品１６の中心部３４は、燃焼ガスが第１のチャンバ２０内に入った結果として制御部材３２が図の下向きに移動したときに、せん断により破壊できるように設計されている。このために第３の部品１６の中心部３４は、薄肉部３８により部品１６の隣接部に接続されている。
【００２９】
次に、本発明による点火アクチュエータの動作を、図を参照して説明する。
【００３０】
作動していない状態において、膜２４は、座面３６から離れる方へプレストレスが与えられている。上述したように、このプレストレス動作は、その対向する端部がそれぞれ膜２４と一体化された固い円柱状部分３０及び部品１６の中心部３４に支承される制御部材３２の効果の下に得られる。
【００３１】
点火装置又はデバイス２８が作動したとき、燃焼ガスは、高圧下で大量に、急速に第１のチャンバ２０内へ注入される。このチャンバ２０内での急速な圧力増加の影響の下に、膜２４は、座面３６の方へ変形し、固い円柱形状部分３０及び制御部材３２を同じ方向へ追い返す。このことは、第３の部品１６から中心部分３４をせん断により分離するという効果を有する。第３の部品１６に最も近い制御部材３２の部分は、中心部分３４を取り除くために、部品１６の隣接部分間を貫通する。そのため第３の部品１６を通る流体回路は直ちに閉塞される。
【００３２】
本発明による点火アクチュエータにおいては、膜２４に最初に課されたプレストレスは、固い円柱状部分３０及び制御部材３２と同様に、膜２４の移動距離を増加させる。従って、膜２４は、座面３６から離れるプレストレスが与えられた位置と、座面３６に支承される作動位置との間で移動する。アクチュエータ１０は、膜２４の移動距離がバルブ１１の作動行程に相当するように設計されている。言い換えれば、膜２４の移動は、バルブ１１の開閉のために必要な行程に等しい（バルブのタイプの機能として）。
【００３３】
従って、機能行程は、同じ径を有する膜２４を有する従来技術の点火アクチュエータと比べて実質的に倍である。これにより、例えば、全体的な寸法及びアクチュエータの重さを増加させることなく、従来技術のアクチュエータにより密閉できる径の実質的に倍の径を有する回路を密閉することが可能となる。
【００３４】
明らかに、本発明は、図を参照して具体的に説明した点火アクチュエータに限定されない。すなわち、膜のプレストレス特性は、専門家の知識（例えば、ＦＲ−Ａ−２、５６１、７４３の図３及び４の実施の形態参照）を用いながら、流体回路、ジャックあるいはその他のこの種の部材の開閉制御に有利に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る点火アクチュエータの縦断面図である。
【符号の説明】
１０ 本体
１１ バルブ
１２ 第１の部品
１４ 第２の部品
１６ 第３の部品
１８ キャビティ
２０ 第１のチャンバ
２２ 第２のチャンバ
２４ 変形可能膜
２６ エッジ部
２８ 点火装置
３０ 円柱形状部分
３２ 制御部材
３４ 中心部
３６ 座面
３８ 薄肉部

Claims (2)

1. 内部にキャビティを画定する本体と、前記キャビティを２つのチャンバに耐密に分割する変形可能膜とを備え、前記２つのチャンバのうちの第１のチャンバが、第２のチャンバ内に前記膜の変形を制限する座面によって決定された作動位置に前記膜を導くために、点火燃焼ガスを受け入れることができ、前記第２のチャンバが、前記燃焼ガスが前記第１のチャンバに入るとき、前記膜によって、前記アクチュエータの作動行程に対応する距離にわたって移動可能な制御部材を含み、前記膜は、作動していない状態において、前記座面から遠ざかる、前記第１のチャンバ内に形成された前記膜に面する凹面近傍のプレストレスが与えられた位置にあり、前記膜は、プレストレスが与えられていない状態では平面状であり、前記膜のプレストレスが与えられた位置は、該膜の作動位置と実質的に対称であり、前記膜のプレストレスが与えられた位置は、燃焼ガスが前記第１のチャンバ内に入るときに破壊又は移動できる部分を通常支承している前記制御部材に当接した状態に維持することによって規定され、前記膜を平面状から、該膜の作動位置と実質的に対称な前記プレストレスが与えられた位置へと変形させるプレストレス動作は前記制御部材の効果によって得られることを特徴とする、点火アクチュエータ。
2. 前記部分が、該部分の破壊が流体回路の状態を変化させるように、前記流体回路の一体化した部分を形成することを特徴とする、請求項１に記載の点火アクチュエータ。

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