BE1023773B1 - Dispositif d’extension et de retraction d’un tuyau flexible d’air conditionne pour aeronefs au sol - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif de stockage et d’extension d’un tuyau flexible pour l’apport d’air conditionné à un aéronef au sol ou à tout autre espace intérieur, ledit dispositif comprenant : (a) Un tube rigide s’étendant depuis une première extrémité jusqu’à une seconde extrémité libre, (b) Un tuyau flexible enveloppant au moins partiellement le tube rigide et comprenant une extrémité avale libre et une extrémité amont fixée à une bague de couplage montée sur le tube rigide de sorte à pouvoir coulisser le long de celui-ci; (c) Un système d’entraînement permettant de contrôler, l’extension et la contraction du tuyau flexible entre, (iii) une configuration contractée dans laquelle l’extrémité avale du tuyau flexible est adjacente à la deuxième extrémité du tube rigide, et (iv) une configuration étendue dans laquelle l’extrémité avale du tuyau flexible est éloignée de la deuxième extrémité du tube rigide,
Description
DISPOSITIF D’EXTENSION ET DE RETRACTION D’UN TUYAU FLEXIBLE D’AIR CONDITIONNE POUR AERONEFS AU SOL
DOMAINE DE L’INVENTION
[0001] L’invention se rapporte à un système de conditionnement d’air pour contrôler la température de l’atmosphère à l’intérieur d’un aéronef, tel qu’un avion de ligne, stationné sur le tarmac d’un aéroport. En particulier, la présente invention concerne un dispositif d’extension et de rétraction d’un tuyau flexible reliant fluidiquement une unité d’air conditionné à l’intérieur d’un aéronef. Le dispositif de la présente invention augmente le rayon d’action d’un tel tuyau flexible tout en diminuant les pertes de charges.
ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE
[0002] Pour des raisons d’économies de carburant et de réduction des émissions polluantes, les moteurs d’un aéronef, en particulier d’un avion de ligne, sont coupés lorsqu’il est parqué au sol sur le tarmac d’un aéroport. L’air conditionné contrôlant la température et humidité de l’air dans la cabine est donc également coupé. Les avions de lignes sont souvent équipés d’une petite turbine permettant de générer du courant et tournant indépendamment des moteurs, mais de telles turbines sont bruyantes et énergivores et leur utilisation est interdite dans beaucoup d’aéroports, surtout en Europe.
[0003] Avec la haute densité de passagers présents dans la cabine à l’atterrissage, la chaleur générée par les lumières, les nombreuses fenêtres et surtout l’isolation importante du fuselage font que la température à l’intérieur de la cabine d’un avion devient rapidement inconfortable, voire insupportable. Pour cette raison, il est habituel de coupler un tuyau flexible à la cabine d’un avion, qui est relié à une unité d’air conditionné pour souffler de l’air conditionné réfrigéré dans la cabine de l’avion. L’unité d’air conditionné peut être une unité mobile, mais elle est souvent une unité fixe et le tuyau flexible est relié à l’unité d’air conditionné par un conduit souterrain ou par la passerelle télescopique de passagers qui permet de relier la cabine de l’avion directement au terminal d’un aéroport (voir Figure 1). L’unité d’air conditionné est alors reliée à un conduit rigide qui, dans le cas d’une passerelle, est télescopique et fixé généralement sous la ladite passerelle. Le conduit s’étend jusqu’à son extrémité distale qui est couplée à un tuyau flexible permettant de connecter fluidiquement l’unité d’air conditionné à l’intérieur de la cabine d’un avion stationné sur le tarmac. Un grand degré de liberté de la position de connexion du tube flexible à un avion est essentielle, car le tube doit pouvoir être connecté à différents modèles d’avions, à différents endroits du fuselage, et à différentes positions de stationnement d’un avion. Pour cette raison, le tube flexible peut avoir une longueur de plusieurs dizaines de mètres, typiquement de l’ordre de 20 à 40 m. Il est clair qu’une fois le conditionnement de l’air de la cabine d’un avion terminé, il est nécessaire de stocker convenablement le tuyau flexible.
[0004] Une première solution assez répandue consiste à enrouler le tuyau flexible autour d’un tambour tel que communément utilisé pour les tuyaux d’arrosage. Bien que cette solution soit pratique et simple d’utilisation, elle présente l’inconvénient que le tuyau doit être déroulé de son tambour sur toute sa longueur à chaque utilisation, même si toute la longueur du tuyau n’est pas nécessaire pour le connecter à un avion. En effet, les pertes de charges (= pertes de pression) dans une portion de tuyau enroulée autour du tambour sont considérables et ne permettent pas de souffler de l’air conditionné dans la cabine d’un avion à une pression satisfaisante.
[0005] Une seconde solution existe qui est avantageuse par rapport à la première car elle permet de ne « sortir » que la longueur de tuyau flexible nécessaire à sa connexion à un avion. Telle que représentée à la Figure 1, elle consiste à l’aide d’un système d’entraînement à rétracter le tuyau flexible à l’intérieur d’un logement (11) s’étendant sous le sol ou sous la passerelle, pratiquement jusqu’à l’extrémité libre de la passerelle destinée à être couplée à un avion. Le tuyau peut simplement être entassé dans le logement, mais cette solution simple entraîne de sévères pertes de charges si on n’étend pas le tuyau flexible sur toute sa longueur avant de souffler de l’air dans le tuyau. On peut palier à cet inconvénient en renforçant le tuyau flexible par une spirale ou des anneaux couplés à la surface externe du tuyau flexible et lui conférant une rigidité radiale, tout en permettant, tel le soufflet d’un accordéon, de contracter le tuyau flexible dans une configuration contractée et de l’étendre dans une configuration étendue en variant le pas d’ouverture entre deux spires successives de la spirale ou la distance entre deux anneaux. Cette solution n’est que partiellement satisfaisante car, comme illustré à la Figure 2, dans sa configuration contractée, les parois intérieures du tuyau flexible sont très accidentées, entraînant d’importantes pertes de charges pendant son utilisation. On peut alternativement ou additionnellement utiliser un tube rigide contenu dans le tuyau flexible et ayant la longueur nécessaire pour le stockage du tuyau flexible dans sa configuration rétractée. Tel que représenté à la Figure 3, lorsqu’on étend le tuyau flexible sur une partie seulement de sa longueur, le tube rigide est contenu dans la portion (1C) de tuyau flexible restant dans sa configuration contractée et l’air conditionné s’écoulant dans le tube rigide ne « voit » pas les convolutions de la paroi interne du tuyau flexible dans sa configuration contractée et ne pénètre dans le tuyau flexible que dans sa portion (1E) qui est étendue, avec des parois internes beaucoup plus lisses.
[0006] La longueur du tube rigide dépend de la longueur nécessaire à stocker le tuyau flexible dans sa configuration rétractée. Le degré de contraction d’un tube flexible spiralé tel que décrit supra, défini comme le rapport LC / LE, entre la longueur, LC, du tuyau flexible dans sa configuration contractée et sa longueur, LE, dans sa configuration étendue, est typiquement de l’ordre de1/10à1/6. Pour un tuyau flexible de longueur, LE, de 30 m, cela signifie que la longueur du tube rigide nécessaire à stocker le tuyau flexible dans sa configuration rétractée peut être de l’ordre de 3 à 5 m. Comme les aéroports et les compagnies aériennes demandent de plus en plus de flexibilité dans le stationnement des avions et donc dans la fourniture de services tels que l’apport d’air conditionné, la longueur des tuyaux flexibles doit augmenter et, en conséquence, aussi la longueur des tubes rigides, ce qui a un impact considérable sur le prix d’installation ou d’adaptation de systèmes existants.
[0007] La présente invention propose une solution permettant d’augmenter le rayon d’action d’un tuyau flexible sans allonger ni la longueur du tube rigide, ni celle du tuyau flexible, et donc de réduire considérablement le coût d’installation d’un nouveau dispositif ou d’adaptation d’un dispositif existant.
RÉSUMÉ DE L’INVENTION
[0008] L’invention est telle que définie dans la revendication principale et des variantes préférées sont définies dans les revendications dépendantes. La présente invention comporte notamment un dispositif de stockage et d’extension d’un tuyau flexible pour l’apport d’air conditionné à un aéronef au sol ou à tout autre espace intérieur, ledit dispositif comprenant : (a) Un tube rigide s’étendant le long d’un axe longitudinal depuis une première extrémité en communication fluidique avec une source d’air conditionné, jusqu’à une seconde extrémité qui est libre, (b) Un tuyau flexible comprenant une extrémité avale qui est libre et une extrémité amont qui est fixée à une bague de couplage qui entoure le tube rigide en formant un couplage étanche entre le tube rigide et le tuyau flexible, une portion du tuyau flexible enveloppant le tube rigide depuis la bague de couplage jusqu’à la seconde extrémité du tube rigide ; (c) Un système d’entraînement comprenant un ou plusieurs paliers d’entraînement distribués autour d’un périmètre du tuyau flexible et situés adjacents à la seconde extrémité du tube rigide, la rotation du ou des paliers d’entraînement permettant de contrôler, dans un premier sens de rotation, l’extension et, dans un second sens de rotation, la contraction du tuyau flexible entre, (i) une configuration contractée dans laquelle l’extrémité avale du tuyau flexible est adjacente à la deuxième extrémité du tube rigide, et (ii) une configuration étendue dans laquelle l’extrémité avale du tuyau flexible est éloignée de la deuxième extrémité du tube rigide.
[0009] Le cœur de l’invention réside en ce que la bague de couplage est montée sur le tube rigide de sorte à pouvoir coulisser le long du tube rigide. Le coulissement de la bague de couplage permet d’augmenter le rayon d’action du tuyau flexible d’une distance correspondant à la longueur sur laquelle la bague de couplage peut coulisser, sans sur-dimensionner aucun élément du dispositif. Par exemple, la bague de couplage peut se translater le long du tube rigide sur au moins 40%, de préférence au moins 70% de la longueur du tube rigide. En particulier, la bague de couplage peut par exemple coulisser sur une distance d’au moins 3 m, de préférence au moins 4 m, encore de préférence au moins 5 m.
[0010] Dans une configuration préférée, la bague de couplage comprend une ouverture centrale munie : (a) de billes ou de roulettes distribuées sur un périmètre de ladite ouverture centrale et reposant sur une surface externe du tube rigide, permettant la translation de ladite bague de couplage le long du tube rigide, et (b) d’un joint d’étanchéité dynamique permettant d’assurer l’étanchéité entre l’ouverture centrale et le tube rigide même lors de la translation de la bague de couplage le long du tube rigide.
[0011] Par exemple, l’utilisation de billes permet à la bague de couplage de tourner autour de l’axe longitudinal.
[0012] Dans une variante préférée, le dispositif comprend de plus une bague fixe, qui est fixée adjacente à la deuxième extrémité du tube rigide et qui forme une surface d’appui située à l’intérieur du tuyau flexible pour le système d’entraînement qui est situé à l’extérieur du tuyau flexible. Une telle bague est particulièrement intéressante pour des tuyaux flexibles non renforcés par une spirale ou des anneaux, mais est avantageuse avec ou sans un tel renfort, car elle permet de pincer la paroi du tuyau flexible entre le système d’entraînement situé du côté extérieur de la paroi du tuyau flexible et la bague fixe située du côté intérieur de ladite paroi. En effet, souvent le tuyau flexible est renforcé par une spirale couplée à la surface externe du tuyau flexible et lui conférant une rigidité radiale, tout en permettant de contracter le tuyau flexible dans sa configuration contractée et de l’étendre dans sa configuration étendue en variant le pas d’ouverture entre deux spires successives de la spirale.
[0013] Dans une variante préférée de l’invention, chacun du ou des plusieurs paliers d’entraînement comprennent un pignon d’entraînement denté couplé à une surface de renvoi par une chaîne comprenant des palettes ayant une extrémité libre flexible montées de sorte qu’en permanence, les extrémités libres d’un nombre de palettes soient en contact avec une surface externe du tuyau flexible. La translation dans un sens ou dans l’autre de ces palettes selon le sens de rotation du palier d’entraînement correspondant applique un frottement sur la surface externe du tuyau flexible qui permet ainsi de contrôler l’extension ou la rétraction de celui-ci. La surface libre flexible des palettes forme une surface de contact avec la surface externe du tuyau flexible et peut avoir diverses géométries. Il est préférable que ladite surface de contact ait une largeur moyenne mesurée dans la direction de l’axe longitudinal d’au moins 10 mm, de préférence d’au moins 15 mm, encore de préférence d’au moins 20 mm afin d’offrir une surface de contact importante avec la surface externe du tuyau flexible.
[0014] Dans une variante alternative de la présente invention, chacun du ou des plusieurs pignons d’entraînement sont couplés à un palier de renvoi par une courroie munie de protrusions externes dont la translation dans un sens ou dans l’autre selon le sens de rotation du palier d’entraînement correspondant applique un frottement sur une surface externe du tuyau flexible qui permet ainsi de contrôler l’extension ou la rétraction de celui-ci. Dans le cas de tuyaux flexibles renforcés d’une spirale, il est préférable que le système d’entraînement comprenne au moins deux, de préférence au moins trois ou plus palettes flexibles ou protrusions externes comprises entre deux spires de la spirale dans la configuration étendue du tuyau flexible [0015] Afin de contrôler au mieux l’extension et rétraction du tuyau flexible, il est préférable que le système d’entraînement comprenne une série de N > 1 paliers d’entraînement distribués autour du périmètre du tuyau flexible. Dans cette variante, un premier palier d’entraînement est relié à un moteur apte à contrôler sa rotation autour de son axe. Ledit premier palier d’entraînement est également relié en série aux N -1 autres paliers d’entraînement par des joints de rotation permettant la transmission d’une rotation du premier palier d’entraînement aux N -1 autres paliers d’entraînement. Le Nème palier d’entraînement est lui-même relié par un joint de rotation au premier palier, d’entraînement formant ainsi une chaîne fermée de N paliers d’entraînement reliés les uns aux autres par N joints de rotation.
[0016] Les joints de rotation peuvent être des joints de cardan, de préférence des joints de cardans doubles. Comme les joints de cardan sont des joints non-homocinétiques, leur utilisation impose un nombre N paire de paliers d’entraînement. Par exemple, N = 4, 6 ou 8 paliers d’entraînement. Si des joints de rotation homocinétiques sont utilisés, le nombre, N, de palier d’entraînement peut être pair ou impair et de préférence compris entre 4 et 8, de préférence entre 4 et 6. Des exemples de joints de rotation homocinétiques comprennent des joints Rzeppa, des joints tripodes ou des joints Tracta, tous bien connus de l’homme du métier.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0017] Ces aspects ainsi que d’autres aspects de l’invention seront clarifiés dans la description détaillée de modes de réalisation particuliers de l’invention, référence étant faite aux dessins des figures, dans lesquelles :
Fig.1 est une vue d’ensemble d’un tuyau flexible reliant une unité d’air conditionné (non illustrée) à un avion par l’intermédiaire d’un conduit, (a) fixé à une passerelle télescopique pour passagers et (b) s’étendant dans un conduit souterrain.
Fig.2 représente un dispositif d’extension et de rétraction d’un tuyau flexible de l’art antérieur avec le tuyau flexible (a) dans sa configuration contractée et (b) dans une configuration partiellement étendue.
Fig.3 représente un autre dispositif d’extension et de rétraction d’un tuyau flexible de l’art antérieur avec le tuyau flexible (a) dans sa configuration contractée et (b) dans une configuration partiellement étendue. .Fig.4 représente une variante d’un dispositif d’extension et de rétraction d’un tuyau flexible selon la présente invention avec le tuyau flexible (a) dans sa configuration contractée et (b) dans une configuration partiellement étendue.
Fig.5 représente une autre variante d’un dispositif d’extension et de rétraction d’un tuyau flexible selon la présente invention avec le tuyau flexible (a) dans sa configuration contractée et (b) dans une configuration partiellement étendue.
Fig.6 représente des systèmes d’entraînement du tuyau flexible (a) vue de face d’une première variante, (b) vue de face d’une seconde variante, et (c) vue de profil d’une variante préférée.
Fig.7 illustre différentes densités de palettes montées sur des chaînes d’un système d’entraînement adéquat pour la présente invention.
Fig.8 montre différents types de profils de l’extrémité libre flexible d’une palette adéquate pour la présente invention.
Fig.9 compare le rayon d’action d’un tuyau flexible de longueur donnée entre (a) un dispositif de l’art antérieur et (b) un dispositif selon la présente invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
[0018] Tel que représenté à la Figure 1, le dispositif d’extension et de rétraction d’un tuyau flexible selon la présente invention comprend un tube rigide (2) s’étendant le long d’un axe longitudinal depuis une première extrémité en communication fluidique avec une source d’air conditionné (non illustrée), jusqu’à une seconde extrémité qui est libre. Comme discuté supra, la longueur minimale du tube rigide doit être suffisante pour contenir une fraction substantielle de la longueur du tuyau flexible dans sa configuration contractée.
[0019] Un tuyau flexible (1) est fixé par son extrémité amont à une bague de couplage (3), laquelle entoure le tube rigide en formant un couplage étanche entre le tube rigide et le tuyau flexible. Le tuyau flexible enrobe le tube rigide sur sa longueur comprise entre la bague de couplage et sa seconde extrémité libre. Le tuyau flexible a aussi une extrémité avale, qui est libre et munie d’un élément de couplage à une entrée de fuselage d’un avion. En général, l’extrémité libre avec son élément de couplage s’étend au-delà de la seconde extrémité libre du tube rigide, mais cela n’est pas nécessairement le cas. De préférence, le tuyau flexible enrobe le tube rigide sur au moins 80%, de préférence au moins 90%, encore de préférence au moins 95% de la longueur totale du tuyau flexible dans sa configuration contractée à partir de son extrémité amont. En pratique et dépendant fortement de la taille du dispositif, un tube rigide a une longueur d’au moins 2 m, de préférence d’au moins 3 m, encore de préférence d’au moins 5 m. Afin de contenir les coûts d’installation du dispositif, il est préférable que le tube rigide ait une longueur inférieure à 10 m, de préférence inférieure à 8 m et encore de préférence, inférieure à 6 m.
[0020] Un dispositif selon la présente invention comprend également un système d’entraînement (4) comprenant un ou plusieurs paliers d’entraînement (6.1-6.6) distribués autour d’un périmètre du tuyau flexible et situés adjacents à la seconde extrémité du tube rigide. La rotation du ou des paliers d’entraînement permet de contrôler, dans un premier sens de rotation, l’extension et, dans un second sens de rotation, la contraction du tuyau flexible entre, (i) une configuration contractée (1C) dans laquelle l’extrémité avale du tuyau flexible est adjacente à la deuxième extrémité du tube rigide (cf. Figure 4(a)&5(a)), et (ii) une configuration étendue (1E) dans laquelle l’extrémité avale du tuyau flexible est éloignée de la deuxième extrémité du tube rigide et peut être couplée à un avion stationné dans le rayon d’action du tuyau flexible (cf. Figure 4(b)&5(b) illustrant une configuration partiellement étendue), [0021] L’essence de l’invention réside dans la bague de couplage (3) qui est montée sur le tube rigide de sorte à pouvoir coulisser le long du tube rigide. De cette manière, comme illustré à la Figure 9(b), on augmente le rayon d’action, Rinv, d’un tuyau flexible de longueur donnée par la longueur, L2, du tube rigide le long de laquelle la bague de couplage peut se déplacer, soit de plusieurs mètres. En prenant un degré de contraction du tuyau flexible de l’ordre de 1 /10 à 1 / 6, on peut donc augmenter le rayon d’action d’un tuyau flexible jusqu’à 10 à 17%. Cet allongement du rayon d’action du tuyau flexible est ainsi obtenu sans devoir augmenter la longueur ni du tube rigide, ni du tuyau flexible. De plus, un dispositif existant peut être facilement adapté en utilisant une bague de couplage coulissante et ainsi gagner de précieux mètres de rayon d’action sans modifier la construction du dispositif existant. Les Figures 4&5 illustrent le mouvement de la bague de couplage le long du tube rigide entre la configuration contractée (cf. Figures 4(a)&5(a)) dans laquelle la bague de couplage se trouve adjacente à la première extrémité du tube rigide, et pendant l’extension du tuyau flexible (cf. Figures 4(b)&5(b)) dans laquelle la bague de couplage se la déplace le long du tube rigide.
[0022] La bague de couplage comprend une ouverture centrale munie de préférence: (a) de billes ou de roulettes distribuées sur un périmètre de ladite ouverture centrale et reposant sur une surface externe du tube rigide, permettant la translation de ladite bague de couplage le long du tube rigide, et (b) d’un joint d’étanchéité dynamique permettant d’assurer l’étanchéité entre l’ouverture centrale et le tube rigide même lors de la translation de la bague de couplage le long du tube rigide..
[0023] Des roulettes permettent d’assurer une translation de la bague de couplage sans rotation de celle-ci autour de l’axe longitudinale du tube rigide. Si une telle rotation devait être évitée, on peut munir la surface du tube rigide de guides, telles que des rainures, s’étendant parallèles à l’axe longitudinal, dans lesquelles les roulettes seraient guidées. Dans la pratique, sauf contraintes particulières et en faisant attention d’éviter toute torsion excessive du tuyau flexible, il a été constaté qu’il peut être préférable de permettre à la bague de couplage d’entrer en rotation autour de l’axe longitudinal du tube rigide. En effet, sans rotation, c’est toujours la même portion de tuyau flexible qui entre en contact avec et frotte le sol du tarmac. On observe donc une usure plus rapide sur ces portions que sur les portions opposées du tuyau flexible qui n’entrent jamais en contact avec le sol. En permettant la rotation de la bague de couplage, on permet au tuyau flexible de toucher le sol sur l’ensemble de son périmètre et d’ainsi répartir l’usure du tuyau sur une plus grande surface. On peut ainsi prolonger la vie de service d’un tuyau flexible.
[0024] La bague de couplage ne nécessite pas d’être motorisée. En effet, lors de l’extension du tuyau flexible, la portion (1C) encore contractée est étendue par le système d’entraînement, appliquant ainsi une contrainte sur la bague de couplage l’attirant vers la seconde extrémité du tube rigide. A l’inverse, lors de la rétraction du tuyau flexible, le système d’entraînement pousse le tuyau flexible sur le tube rigide, appliquant ainsi une contrainte sur la bague de couplage la repoussant de la seconde extrémité en direction de la première extrémité. Cependant, si nécessaire, la bague de couplage peut être motorisée, par exemple en la reliant mécaniquement au système d’entraînement qui est muni d’un moteur (8).
[0025] Les joints d’étanchéité dynamiques sont bien connus de l’homme du métier et le type spécifique de joints utilisé n’est pas essentiel à la présente invention, tant qu’il permet d’assurer une étanchéité aussi pendant le mouvement de la bague le long du tube rigide. On peut citer comme exemple, • des joints toriques, dont la pression de contact au montage réalise l'étanchéité joint-surface ; • des joints à quatre lobes qui est un joint de section « carrée » comportant deux lèvres actives sur chaque pièce ; l'élasticité de ces dernières assure l'étanchéité au repos ; • des joints à lèvre L ou T, dont la lèvre, grâce à son élasticité, se trouve en contact avec la surface ; • des joints avec manchettes et ressort, qui comprennent un ressort facilitant le contact joint-surface et améliorant l'efficacité du joint dans le temps ; • des joints racleurs ; • des segments, tels qu’utilisés dans les pistons.
[0026] La bague de couplage doit pouvoir se translater le long du tube rigide sur la plus grande distance possible afin d’augmenter proportionnellement le rayon d’action du tuyau flexible. De préférence la bague de couplage doit pouvoir se translater sur au moins 40%, de préférence au moins 70%, encore de préférence au moins 90%, et même au moins 95% de la longueur du tube rigide. En pratique, si la bague de couplage peut se translater sur une distance d’au moins 3 m, de préférence au moins 4 m, encore de préférence au moins 5 m, le rayon d’action du tuyau flexible en est augmenté d’autant.
[0027] Le tuyau flexible est couplé à la bague de couplage par des moyens bien connus de l’homme du métier. Par exemple l’extrémité amont du tuyau flexible peut être collée, soudée, pincée entre deux plaques, etc., ou des combinaisons de ces techniques. La manière de coupler l’extrémité amont du tuyau flexible à l’anneau de couplage n’est pas essentielle à la présente invention, tant que le couplage est étanche et suffisamment résistant aux contraintes qui y sont appliquées pendant l’utilisation du dispositif.
[0028] Dans une variante préférée de la présente invention illustrée à la Figure 5, une bague fixe (9) est fixée adjacente à la deuxième extrémité du tube rigide. Une telle bague fixe, qui ne peut se translater le long du tube rigide, permet, d'une part, d’empêcher la bague de couplage de sortir du tube rigide et, d’autre part, de former une surface d’appui située à l’intérieur du tuyau flexible pour le système d’entraînement qui est situé à l’extérieur du tuyau flexible. Cette variante est particulièrement utile pour des tuyaux flexibles ne comprenant pas de renforts rigidifiant radialement le tube flexible, tels que des anneaux ou une spirale. Une surface d’appui peut être utile pour améliorer l’efficacité du transfert d’énergie du système d’entraînement en mouvement du tuyau flexible. En effet, lors de l’extension du tuyau flexible, celui-ci n’est normalement pas pressurisé par l’écoulement d’air conditionné et le contact entre la surface du tuyau flexible et le système d’entraînement peut, dans certains cas, être insuffisant.
[0029] Dans beaucoup de dispositifs de conditionnement d’air—mais pas dans tous— le tuyau flexible est renforcé par des anneaux ou par une spirale couplée à la surface externe du tuyau flexible et lui conférant une rigidité radiale, tout en permettant de contracter le tuyau flexible dans sa configuration contractée et de l’étendre dans sa configuration étendue en variant le pas entre anneaux ou le pas d’ouverture entre deux spires successives de la spirale. Une telle spirale offre de nombreux avantages, en assurant en permanence une certaine ouverture de l’orifice du tuyau sur sa longueur et en limitant la torsion du tuyau flexible ce qui permet d’éviter, par exemple, des zones de pincement du tuyau flexible où l’air ne peut plus circuler.
[0030] Dans un mode de réalisation préféré de la présente invention illustré à la Figure 6(c), chacun du ou des plusieurs paliers d’entraînement (6.1-6.6) du système d’entraînement comprennent un pignon d’entraînement denté monté rigidement sur chaque palier d’entraînement et couplé à une surface de renvoi par une chaîne (13). La surface de renvoi peut être un pignon libre, denté ou pas, ou simplement une surface courbe permettant le glissement de la chaîne et son retour vers le pignon d’entraînement denté. La chaîne comprend des palettes (14) ayant une extrémité libre (14f) flexible montées de sorte qu’en permanence, les extrémités libres d’au moins deux palettes soient en permanence en contact avec une surface externe du tuyau flexible. La rotation de la chaîne entraîne la translation dans un sens ou dans l’autre selon le sens de rotation des palettes se trouvant dans la portion de chaîne adjacente au tuyau flexible comprise entre le pignon d’entraînement denté et la surface de renvoi. La translation des palettes frottant contre la surface externe du tuyau flexible entraîne l’extension ou la rétraction de celui-ci.
[0031] Chaque palette a une portion de fixation (14s) à la chaîne et une extrémité libre (14f) qui est flexible et qui entre en contact temporairement avec la surface du tuyau flexible lors de la rotation de la chaîne. La portion de fixation à la chaîne est évidente pour tout homme du métier, et le mécanisme de fixation utilisé n’influence pas la présente invention, tant que la fixation est suffisamment résistante pour supporter les contraintes d’utilisation du dispositif. En général elle comprendra deux orifices correspondant aux orifices des maillons de la chaîne (cf. Figure 8).
[0032] L’extrémité libre (14f) des palettes doit être suffisamment flexible pour ne pas abîmer la surface du tuyau flexible et suffisamment rigide pour provoquer la translation du tuyau flexible par frottement. L’extrémité libre est de préférence réalisée en un matériau élastomère, tel que caoutchouc naturel ou synthétique, élastomère thermoplastique, par exemple de polyuréthane, oléfine, etc. La forme de l’extrémité libre n’est limitée que par la nécessité d’offrir une surface de contact avec la surface externe du tuyau flexible suffisamment grande, adhérente et peu agressive afin de permettre le transfert d’énergie cinétique des palettes au tuyau flexible sans abîmer sa surface externe. La Figure 8 montre quelques exemples de palettes ayant des extrémités libres (14f) flexibles de différentes géométries. A la Figure 8(a), l’extrémité libre a un profil rectangulaire, offrant une grande surface de contact avec la surface externe du tuyau flexible. La Figure 8(b) montre un profil en U qui permet de créer plus de friction avec la surface externe du tuyau flexible. La Figure 8(c) montre un profil en peigne avec plusieurs lames flexibles. Les lames sont représentées à la Figure 8(c) comme étant droites et parallèles les unes aux autres, mais elles peuvent être courbées, par exemple formant un éventail. Le nombre de lames n’est pas limité. La Figure 8(d) montre un profil triangulaire, qui permet une meilleure pénétration entre deux spires d’une spirale de renfort, lorsqu’un tuyau se présente sous une palette dans sa configuration contractée, avec les spires de la spirale étant pratiquement en contact les unes avec les autres. D’autres profils sont possibles tels qu’un profil trapézoïdal avec la petite base ou, alternativement, la grande base en contact avec la surface externe du tuyau flexible. La Figure 8 montre des profils creux. Selon la flexibilité désirée, le matériau utilisé et les dimensions de l’extrémité libre, des profils pleins peuvent aussi être utilisés.
[0033] Afin de permettre l’extension ou la rétraction du tuyau flexible par frottement des palettes sans abîmer la surface externe du tuyau flexible, il est préférable que la surface libre flexible des palettes forme une surface de contact importante avec la surface externe du tuyau flexible. Par exemple, pour des profils du type illustrés à la Figure 8(a) ou (b), ladite surface de contact peut avoir une largeur moyenne mesurée dans la direction de l’axe longitudinal d’au moins 10 mm, de préférence d’au moins 15 mm, encore de préférence d’au moins 20 mm. La longueur de la surface dans la direction normale à la largeur peut être d’au moins 20 mm, de préférence d’au moins 30 mm, encore de préférence d’u moins 35 mm. L’entre-axe entre le pignon d’entraînement denté et la surface de retour est de préférence compris entre 200 et 600 mm ; dans le cas d’une spirale de renfort, l’entre-axe est de préférence au moins égal au pas séparant deux spires de la spirale du tuyau flexible dans sa configuration étendue.
[0034] Les palettes sont montées sur la chaîne de préférence à des intervalles, d, de 1 à 60 mm, de préférence de 2 à 10 mm de distance séparant une palette de l’autre (et.
Figure 7). En pratique, on contrôle la densité de palettes selon le nombre de maillons sur lesquels sont montés des palettes. La Figure 7 illustre différents exemples. A la Figure 7(a) chaque maillon (ou paire de maillons) comprend une palette. Les Figures 7(b) à (d) montrent d’autres exemples de chaînes comprenant une densité inférieure de palettes, avec une palette tous les deux maillons, tous les trois maillons, et tous les quatre maillons. La densité de maillons optimale dépend d’un équilibre entre coût de production, entraînement idéal d’un tuyau flexible et, s’il y en a une, du pas entre spires d’une spirale de renfort. Il est préférable qu’au moins 5, de préférence au moins 8, encore de préférence au moins 10, encore de préférence au moins 12 et même au moins 15 palettes et plus soient en permanence en contact avec la surface externe du tuyau flexible afin d’optimiser le transfert de mouvement au tuyau flexible.
[0035] Dans une variante alternative, chacun du ou des plusieurs pignons d’entraînement sont couplés à une surface de renvoi par une courroie crantée ou pas, sur une ou deux faces, et munie de protrusions au moins à l’extérieur (= face de la courroie en contact avec le tuyau flexible). Comme pour la variante précédente, la translation des protrusions provoquée par la rotation de la courroie dans un sens ou dans l’autre selon le sens de rotation du palier d’entraînement correspondant applique un frottement sur une surface externe du tuyau flexible qui permet ainsi de contrôler l’extension ou la rétraction de celui-ci. Les protrusions de la courroie peuvent être flexibles ou rigides.
[0036] Dans des dispositifs de plus petites dimensions, le ou les paliers (6.1-6.6) du système d’entraînement comprennent un pignon d’entraînement monté rigidement sur chaque palier d’entraînement. Chaque pignon d’entraînement à une épaisseur suffisante et entre en contact directement la surface externe du tuyau flexible. Telle les roues d’une voiture, le frottement des pignons d’entraînement sur la surface externe du tuyau flexible transforme la rotation des pignons d’entraînement en translation du tuyau flexible.
[0037] Comme décrit plus haut, le tuyau flexible est souvent renforcé par des anneaux ou, plus souvent, par une spirale couplée à la surface externe du tuyau flexible et lui conférant une rigidité radiale, tout en permettant de contracter le tuyau flexible dans sa configuration contractée et de l’étendre dans sa configuration étendue en variant le pas d’ouverture entre deux spires successives de la spirale. Les anneaux ou les spires d’une spirale forment autant de saillies à la surface externe du tuyau flexible. Le système d’entraînement comprend alors de préférence au moins deux, de préférence au moins trois, encore de préférence au moins cinq ou même huit ou plus palettes flexibles ou protrusions externes comprises entre deux anneaux ou spires de la spirale adjacents dans la configuration étendue du tuyau flexible. En pratique, les palettes poussent le tuyau par frottement avec la surface externe de celui-ci. De plus, les une, deux, voire trois palettes en contact avec des spires ou anneaux en saillie du tuyau flexible, contribuent au mouvement du tuyau flexible en poussant sur les spires ou anneaux.
[0038] Dans un mode de réalisation préféré, le système d’entraînement comprend une série de N > 1 paliers distribués autour du périmètre du tuyau flexible. Un premier palier (6.1) est relié à un moteur (8) apte à contrôler la rotation du premier palier. Ledit premier palier est relié en série aux N - 1 autres paliers (6.2-6.N) par des joints de rotation (7.1-7.6) permettant la transmission d’une rotation du premier palier aux N - 1 autres paliers. Dans une première variante illustrée à la Figure 6(a), le Nème palier est lui-même relié par un joint de rotation (7.N) au premier palier (6.1), formant ainsi une chaîne fermée de N paliers reliés les uns aux autres par N joints de rotation. Dans une seconde variante illustrée à la Figure 6(b), le Nème palier est libre et n’est pas relié au premier palier par un joint de rotation, formant ainsi une chaîne ouverte de N paliers reliés les uns aux autres par N-1 joints de rotation.
[0039] Dans la première variante comprenant N paliers reliés les uns aux autres par N joints formant une chaîne fermée, les joints sont de préférence homocinétiques. Si des joints non-homocinétiques sont utilisés, tels que des joints cardans, le nombre N de paliers doit être pair afin de ne pas provoquer de blocage de la rotation sur elle-même de la chaîne. Dans ce cas, il est préférable que le nombre, N, de paliers soit égal à 4, 6, ou 8. Si des joints cardans sont utilisés, surtout pour des valeurs faibles de N, il est préférable d’utiliser des joints de cardans doubles, permettant de réduire de moitié l’angle de chaque élément d’un cardan double par rapport à l’angle entre les axes successifs d’un premier et second paliers, [0040] Les joints homocinétiques permettent d’utiliser des nombres, N, impaires de paliers. De préférence, N est compris entre 4 et 8. Un nombre N inférieur à 4 requiert des angles entre paliers plus importants et difficiles à gérer. Un nombre N supérieur à 8 augmente le prix du dispositif sans avantage particulier, et encombre substantiellement la région autour de la première extrémité du tube rigide. Des joints de rotation homocinétiques incluent par exemple les joints Rzeppa, les joints tripodes ou les joints Tracta.
[0041] Comme illustré à la Figure 9, la présente invention permet d’augmenter de 10 à 15% le rayon d’action d’un tuyau flexible de longueur donnée sans modifier l’infrastructure du dispositif, i.e., en utilisant les mêmes dimensions de tube rigide et tuyau flexible. Dans la Figure 9(a) est représenté un dispositif de l’art antérieur, ayant un rayon d’action, Rpa, ne permettant pas d’atteindre un avion (12) stationné à quelques mètres de là. Dans la Figure 9(b) représentant un dispositif selon la présente invention, de mêmes dimensions que le dispositif de la Figure 9(a), et grâce au coulissement de la bague de couplage le long du tube rigide, le rayon d’action, Rinv, du dispositif permet d’atteindre l’avion (12) stationné. Le dispositif de l’art antérieur illustré à la Figure 9(a) peut à moindre coût facilement être modifié en ajoutant une bague de couplage coulissante selon l’invention pour permettre d’augmenter le rayon d’action du dispositif de 10 à 17%.
Claims (12)
- REVENDICATIONS1. Dispositif de stockage et d’extension d’un tuyau flexible pour l’apport d’air conditionné à un aéronef (12) au sol ou à tout autre espace intérieur, ledit dispositif comprenant : (a) Un tube rigide (2) s’étendant le long d’un axe longitudinal depuis une première extrémité en communication fluidique avec une source d’air conditionné, jusqu’à une seconde extrémité qui est libre, (b) Un tuyau flexible (1) comprenant une extrémité avale qui est libre et une extrémité amont qui est fixée à une bague de couplage (3) qui entoure le tube rigide en formant un couplage étanche entre le tube rigide et le tuyau flexible, une portion du tuyau flexible enveloppant le tube rigide depuis la bague de couplage jusqu’à la seconde extrémité du tube rigide ; (c) Un système d’entraînement (4) comprenant un ou plusieurs paliers d’entraînement (6.1-6.6) distribués autour d’un périmètre du tuyau flexible et situés adjacents à la seconde extrémité du tube rigide, la rotation du ou des paliers d’entraînement permettant de contrôler, dans un premier sens de rotation, l’extension et, dans un second sens de rotation, la contraction du tuyau flexible entre, (i) une configuration contractée (1 C) dans laquelle l’extrémité avale du tuyau flexible est adjacente à la deuxième extrémité du tube rigide, et (ii) une configuration étendue (1E) dans laquelle l’extrémité avale du tuyau flexible est éloignée de la deuxième extrémité du tube rigide, Caractérisé en ce que, la bague de couplage est montée sur le tube rigide de sorte à pouvoir coulisser le long du tube rigide.
- 2. Dispositif selon la revendication 1, comprenant une bague fixe (9), qui est fixée adjacente à la deuxième extrémité du tube rigide et qui forme une surface d’appui située à l’intérieur du tuyau flexible pour le système d’entraînement qui est situé à l’extérieur du tuyau flexible.
- 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la bague de couplage comprend une ouverture centrale munie : (a) de billes ou de roulettes distribuées sur un périmètre de ladite ouverture centrale et reposant sur une surface externe du tube rigide, permettant la translation de ladite bague de couplage le long du tube rigide, et (b) d’un joint d’étanchéité dynamique permettant d’assurer l’étanchéité entre l’ouverture centrale et le tube rigide même lors de la translation de la bague de couplage le long du tube rigide.
- 4. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la bague de couplage peut se translater le long du tube rigide sur au moins 40%, de préférence au moins 70% de la longueur du tube rigide, et de préférence sur une distance d’au moins 3 m, de préférence au moins 4 m, encore de préférence au moins 5 m.
- 5. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la bague de couplage peut tourner autour de l’axe longitudinal.
- 6. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel chacun du ou des plusieurs paliers d’entraînement comprennent un pignon d’entraînement denté couplé à une surface de renvoi par une chaîne (13) comprenant des palettes (14) ayant une extrémité libre (14f) flexible montées de sorte qu’en permanence, les extrémités libres d’un nombre de palettes soient en contact avec une surface externe du tuyau flexible, et dont la translation dans un sens ou dans l’autre selon le sens de rotation du palier d’entraînement correspondant applique un frottement sur la surface externe du tuyau flexible qui permet ainsi de contrôler l’extension ou la rétraction de celui-ci.
- 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel la surface libre flexible des palettes forme une surface de contact avec la surface externe du tuyau flexible, ladite surface de contact ayant une largeur moyenne mesurée dans la direction de l’axe longitudinal d’au moins 10 mm, de préférence d’au moins 15 mm, encore de préférence d’au moins 20 mm.
- 8. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel chacun du ou des plusieurs pignons d’entraînement sont couplés à un palier de renvoi par une courroie munie de protrusions externes dont la translation dans un sens ou dans l’autre selon le sens de rotation du palier d’entraînement correspondant applique un frottement sur une surface externe du tuyau flexible qui permet ainsi de contrôler l’extension ou la rétraction de celui-ci.
- 9. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel le tuyau flexible est renforcé par une spirale couplée à la surface externe du tuyau flexible et lui conférant une rigidité radiale, tout en permettant de contracter le tuyau flexible dans sa configuration contractée et de l’étendre dans sa configuration étendue en variant le pas d’ouverture entre deux spires successives de la spirale, et dans lequel le système d’entraînement comprend au moins deux, de préférence au moins trois ou plus palettes flexibles ou protrusions externes comprises entre deux spires de la spirale dans la configuration étendue du tuyau flexible.
- 10. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système d’entraînement comprend une série de N>1 paliers d’entraînement (6.1-6.6) distribués autour du périmètre du tuyau flexible, un premier palier d’entraînement (6.1) étant relié à un moteur (8) apte à contrôler sa rotation autour de son axe, ledit premier palier d’entraînement étant relié en série aux N -1 autres paliers d’entraînement par des joints de rotation (7.1-7.6) permettant la transmission d’une rotation du premier palier d’entraînement aux N - 1 autres paliers d’entraînement, le Nème palier d’entraînement (6.6) étant lui-même relié par un joint de rotation (7.6) au premier palier, d’entraînement formant ainsi une chaîne fermée de N paliers d’entraînement reliés les uns aux autres par des joints de rotation.
- 11. Dispositif selon la revendication 9, comprenant N = 4, 6 ou 8 paliers d’entraînement et dans lequel les joints de rotation sont des joints de cardan, de préférence des joints de cardans doubles.
- 12. Dispositif selon la revendication 9, comprenant N = 4 à 8 paliers d’entraînement et dans lequel les joints de rotation sont sélectionnés parmi les joints homocinétiques, de préférence les joints Rzeppa, les joints tripodes ou les joints Tracta.
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