ES2239747T3 - Arquitectura de sistema hidraulico de mando de orientacion. - Google Patents

Arquitectura de sistema hidraulico de mando de orientacion.

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ES2239747T3 ES03290433T ES03290433T ES2239747T3 ES 2239747 T3 ES2239747 T3 ES 2239747T3 ES 03290433 T ES03290433 T ES 03290433T ES 03290433 T ES03290433 T ES 03290433T ES 2239747 T3 ES2239747 T3 ES 2239747T3
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Safran Landing Systems SAS
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Abstract

Arquitectura de sistema hidráulico de mando de orientación comprendiendo al menos un gato (1) de mando de orientación que tiene cámaras, dichos sistema hidráulico comprende un distribuidor (6) unido a un dispositivo de generación de presión (50) y a una reserva principal (51) asociada, y comprendiendo además dicho sistema hidráulico una electrobomba (12) bidireccional de dos puertos, caracterizado porque el sistema hidráulico está equipado de un selector general (5) practicado para, en un modo normal de funcionamiento, poner en comunicación las cámaras del gato (1) con el distribuidor (6), y en un modo alternado de funcionamiento poner en comunicación las cámaras del gato (1) con los puertos de la electrobomba (12), un dispositivo de compensación (9, 15, 19, 20) permitiendo, en el modo alternado, compensar un caudal diferencial entre el caudal aspirado por la electrobomba (12) de una de las cámaras del gato (1) y el caudal rechazado por la electrobomba (12) en la otra cámara del gato (1).

Description

Arquitectura de sistema hidráulico de mando de orientación.
Campo de la invención
La invención se refiere a una arquitectura de sistema hidráulico de mando de orientación, especialmente destinado a equipar una aeronave.
Segundo plano de la invención
Las aeronaves comprenden generalmente un tren de aterrizaje auxiliar cuya(s) rueda(s) son orienta-
ble(s) a fin de permitir la maniobra de la aeronave en el suelo. Para las aeronaves de gran tamaño, se prevé a veces uno o varios bogies orientables sobre los trenes de aterrizaje principales, en complemento del dispositivo de orientación del tren de aterrizaje auxiliar.
Las partes orientables están generalmente accionadas por uno o varios gatos hidráulicos que están alimentados por el dispositivo de generación de presión de la aeronave vía un bloque hidráulico de orientación situado a proximidad de los gatos, muy a menudo directamente sobre el tren de aterrizaje. De manera conocida en sí, el bloque hidráulico de orientación comprende un distribuidor, generalmente de tipo proporcional, que permite distribuir el fluido hacia el o los gatos de manera a accionar la orientación de la parte orientable del tren de aterrizaje en función de las órdenes del piloto.
La función de orientación generalmente no está considerada como crítica del punto de vista de la seguridad de la aeronave. En efecto, su pérdida no tiene consecuencias catastróficas, y la función de orientación puede ser compensada por un frenado diferencial asociado o no a un empuje diferencial de los motores. Si llega el caso la aeronave puede ser remolcada.
Es pues corriente que el bloque hidráulico de orientación no esté alimentado por el sólo circuito hidráulico principal de la aeronave, estando el bloque hidráulico dispuesto para permitir la libre rotación de la parte orientable del tren de aterrizaje en caso de fallo de alimentación.
Sin embargo, la pérdida de la función de orientación puede molestar de manera importante la explotación de la aeronave. En efecto las maniobras de la aeronave por frenado diferencial no permiten curvas de gran radio de curvatura, lo que no es forzosamente compatible con la anchura de pista disponible. Por otra parte, las curvas acentuadas efectuadas por bloqueo de las ruedas de un tren de aterrizaje principal solicitan fuertemente dicho tren de aterrizaje en torsión, lo que perjudica a su duración de vida. Además, la movilización de un tractor y el remolcado de la aeronave pueden necesitar mucho tiempo y perturbar de manera inaceptable la explotación del aeropuerto.
Según una técnica clásica, el aumento de la fiabilidad de la función de orientación puede obtenerse mediante el doblamiento del circuito de alimentación por un circuito de alimentación de socorro.
Pero esta solución aplicada en caso excepcional presenta numerosos inconvenientes. En las aeronaves de gran carga, el bloque hidráulico de orientación del tren de aterrizaje auxiliar está alejado de la generación de la aeronave de una distancia de varias decenas de metros, lo que hace esta solución pesada. Por otra parte, unos imperativos de segregación obligan a un camino diferente de los circuitos principal y socorro en la estructura de la aeronave, lo que complica la concepción de la aeronave.
Además, el fallo puede venir del bloque hidráulico mismo, y especialmente del distribuidor. El doblamiento del circuito de alimentación según la técnica clásica no permite remediar a este fallo.
El estado de la técnica es igualmente ilustrado por los documentos W0-A-02 12052, W0-A-01 19664, GB-A-1 394 808, US-A-2 874 793, DE-A-100 37 829 y DE-A-100 40 870.
El estado de la técnica más cercano está ilustrado por el documento W0.A-02 12052. Este documento describe una arquitectura de sistema hidráulica de mando de orientación que comprende al menos un gato de mando de orientación que comprende unas cámaras, comprendiendo dicho sistema hidráulico un distribuidor conectado a un dispositivo de generación de presión (bomba principal) y a una reserva principal asociada, y comprendiendo además dicho sistema hidráulico una electrobomba bidireccional de dos puertos, de conformidad con el preámbulo de la reivindicación 1. En esta arquitectura, el gato de orientación está alimentado en un modo de funcionamiento normal por la bomba principal vía el distribuidor, y en un modo degradado por la electrobomba bidireccional. Los dos modos de funcionamiento pueden perfectamente coexistir, en caso de fallo del distribuidor o en caso de fallo de las válvulas asociadas a la electrobomba bidireccional, las dos bombas suministrando simultáneamente en el gato. No se dispone pues de dos modos de funcionamiento verdaderamente alternados, mutuamente exclusivos.
El documento W0-A-01 19664 describe otra arquitectura en la cual los funcionamientos en modo normal y alternado están asegurados por dos bombas bidireccionales. Así, en caso de fallo, estas dos bombas podrían aquí también suministrar las dos en las cámaras del gato.
El documento GB-A-1 394 808 describe también otra arquitectura en la cual los dos modos de funcionamiento solo se alternan en caso de fallo de la bomba principal, sin poder hacer frente al caso de un fallo de otro componente del circuito hidráulico.
El documento US-A-2 874 793 describe otra arquitectura con unas válvulas accionables manualmente para liberar las partes orientables a fin de permitir su libre rotación.
El documento DE-A-100 37 829 describe también otra arquitectura con unas electrobombas unidas a unos circuitos respectivos independientes. Ningún medio está previsto para la compensación de los caudales diferenciales.
El documento DE-A-100 40 870 describe finalmente una arquitectura compleja con dos gatos en serie cada uno de los cuales tiene sus propios medios de alimentación.
Objeto de la invención
La invención tiende a permitir una fiabilidad óptima de la función de orientación de la aeronave sin incurrir en los inconvenientes o limitaciones de las soluciones precitadas.
Breve descripción de la invención
Este problema se resuelve según la invención, gracias a una arquitectura de sistema hidráulico de mando de orientación del tipo precitado, en la cual el sistema hidráulico está equipado de un selector general dispuesto para, en un modo normal de funcionamiento, poner en comunicación las cámaras del gato con el distribuidor, y en un modo alternado de funcionamiento, poner en comunicación las cámaras del gato con los puertos de la electrobomba, permitiendo un dispositivo de compensación, en el modo alternado, compensar un caudal diferencial entre el caudal aspirado por la electrobomba de una de las cámaras del gato y el caudal rechazado por la electrobomba en la otra cámara del gato.
Así, en caso de fallo del dispositivo de generación de presión de la aeronave o en caso de fallo del distribuidor, la electrobomba coge el relevo para asegurar la maniobra de orientación de la aeronave.
Gracias al sistema hidráulico según la invención, se consigue pues superar no solamente el fallo del dispositivo de generación, pero también un fallo del distribuidor, sin recurrir a un doblamiento del circuito de alimentación principal.
Ventajosamente, el selector está además dispuesto para, en un modo pasivo, poner en comunicación las cámaras del gato entre ellas, compensando el dispositivo de compensación el eventual caudal diferencial entre las cámaras del gato durante una maniobra impuesta del gato.
El modo pasivo permite el remolcado de la aeronave, estando entonces la parte orientable del tren de aterrizaje libre para girar sin que el gato se oponga a su rotación.
El dispositivo de compensación se utiliza para compensar a la vez las diferencias de caudal entre los puertos de la electrobomba cuando ésta funciona, y las diferencias de caudales entre las cámaras de los gatos en el modo pasivo.
Esta disposición permite prescindir de un acumulador dedicado a la segunda de las compensaciones evocadas, como esto se práctica en el arte anterior.
Según un modo particular de realización, el dispositivo de compensación comprende un depósito presurizado que está conectado a cada uno de los puertos de la bomba por una mariposa de retención asociada que permite, durante un funcionamiento en modo alternado, el trasvase de fluido hidráulico del depósito presurizado hacia el puerto asociado, y recíprocamente la mariposa de retención puede ponerse en posición abierta permanente por una señal de presión cogida sobre el puerto opuesto de la electrobomba.
Ventajosamente también, el dispositivo de compensación comprende además unas mariposas de retención uniendo cada una de las cámaras del gato al depósito presurizado para permitir el trasvase de fluido hidráulico del depósito presurizado hacia la cámara interesada. El dispositivo de compensación comprende además unas chapaletas de sobrepresión uniendo el depósito presurizado a cada una de las cámaras del gato para permitir un trasvase de fluido hidráulico de la cámara interesada al depósito presurizado.
El depósito presurizado está con preferencia conectado al dispositivo de generación de presión de la aeronave vía un restrictor para permitir el llenado del depósito presurizado. Éste está además ventajosamente conectado a la reserva principal vía una chapaleta de sobrepresión.
Según un aspecto de la invención, una válvula de purga está practicada para permitir el vaciado del depósito presurizado en la reserva principal, a fin de asegurar la renovación periódica del fluido de dicho depósito.
Con preferencia finalmente, el depósito presurizado está equipado de un captador de presión.
Otras características y ventajas de la invención aparecerán claramente con la descripción a continuación de un modo de realización particular no limitativo de la invención.
Breve descripción de los dibujos
Se hará referencia a la única figura del dibujo anexo que representa de manera esquemática una arquitectura de sistema hidráulico de orientación según la invención asociado a un tren de aterrizaje, representado en una posición correspondiente al modo de funcionamiento normal.
Descripción detallada de la invención
Haciendo referencia a la figura, y de manera conocida, la parte orientable del tren de aterrizaje (no representada) está accionada mediante dos gatos 1 dispuestos de manera conocida en "push-pull". En esta disposición, una de las partes de los gatos (aquí el cilindro) está montada rotativa sobre el tren de aterrizaje con relación a un eje paralelo al eje de rotación de la parte orientable del tren de aterrizaje, estando la otra parte de los gatos (la varilla) montada rotativa sobre la parte orientable del tren de aterrizaje según un eje paralelo a los dos ejes precitados.
Los dos gatos 1 están alimentados vía unos distribuidores rotativos 3 que permiten la conmutación adecuada de la alimentación y del retorno hidráulico a las cámaras del gato 1 asociado cuando éste pasa por una posición en que los tres ejes están contenidos en un mismo plano.
Según la posición angular de la parte orientable del tren de aterrizaje, los dos gatos 1 pueden empujar juntos, tirar juntos, o también trabajar de manera diferencial en "push-pull". Pero cualquiera que sea la posición angular, cada una de las cámaras de un gato está unida a una de las cámaras del otro gato, de manera que se puede considerar que los gatos 1 se comportan del punto de vista hidráulico como un solo gato doble efecto.
Los gatos 1 están alimentados vía dos líneas de distribución 4 que provienen de las salidas de un distribuidor de corredera 5. Unas chapaletas de amortiguamiento 26 (llamadas "anti-shimmy") equipan cada una unas líneas de distribución 4 para amortiguar los movimientos de oscilación que soportaría la parte orientable del tren de aterrizaje, esto con el fin de evitar cualquier conexión nefasta de este movimiento de oscilación con unos modos propios del tren de aterrizaje.
El distribuidor de corredera 5 tiene cinco entradas y comprende tres posiciones que definen tres modos de funcionamiento del sistema de orientación, a saber un modo normal de funcionamiento (ilustrado aquí), un modo pasivo y un modo alternado de funcionamiento (no ilustrados).
La primera y segunda entrada del distribuidor de corredera 5 están conectadas a los puertos de salida de un distribuidor proporcional 6, estando los puertos de entrada del distribuidor en cuanto a ellos conectados al dispositivo de generación de presión 50 de la aeronave y a la reserva principal 51 de la aeronave vía sucesivamente una válvula de aislamiento de mando mecánico 7 y una válvula de aislamiento de mando eléctrico 8.
La tercera entrada del distribuidor de corredera 5 está unida a un depósito presurizado 9 que está mantenido a una presión de tarado por una chapaleta de tarado 14. Mencionaremos que el depósito presurizado 9 está unido al dispositivo de generación de presión 50 de la aeronave por una derivación 21 que permite mantener el depósito presurizado lleno. Un restrictor 22 situado sobre la derivación 21 permite limitar el caudal del fluido proviniendo del dispositivo de generación de presión 50 de la aeronave.
Una mariposa de retención 25, situada más arriba de la derivación 21, permite evitar que el depósito presurizado 9 se vaciara por la derivación 21 en el caso en que la línea que proviene del dispositivo de generación de presión 50 de la aeronave se rompiese. Por otra parte, una válvula de purga 23 está colocada sobre la línea de derivación 21 para permitir el vaciado del depósito presurizado 9 sea en el curso de una operación de mantenimiento, sea durante procedimientos automáticos de verificación del buen funcionamiento del sistema hidráulico en vuelo o en el suelo. Esto permite especialmente la renovación periódica del fluido contenido en el depósito presurizado 9, evitando a la vez tener que prever la instalación de un cualquier dispositivo de filtración. Un captador de presión 24 permite conocer a cualquier momento la presión que reina en el depósito presurizado 9.
Finalmente, la cuarta y quinta entrada del distribuidor de corredera 5 están unidas a dos puertos de una bomba 10 bidireccional de cilindrada fija accionada por un motor eléctrico de régimen variable 11, formando junto una electrobomba 12.
El funcionamiento del sistema hidráulico de orientación según la invención es el siguiente.
Cuando el dispositivo de generación de presión 50 de la aeronave funciona normalmente, una derivación 13 (que se encuentra pues bajo presión) permite empujar el distribuidor de corredera 5 en la posición correspondiente al modo de funcionamiento normal (tal como ilustrado a la figura).
En esta posición, el distribuidor de corredera 5 conecta sus dos salidas a sus dos primeras entradas, de manera que las líneas de distribución 4 están conectadas a los puertos de salida del distribuidor proporcional 6. Este distribuye entonces el fluido en las cámaras de los gatos 1 en respuesta a unas órdenes del piloto de tal manera que la parte orientable del tren de aterrizaje coja la posición angular solicitada por el piloto.
La tercera entrada del distribuidor de corredera 5 está en cuanto a ella tapada, mientras que la cuarta y la quinta entrada están en corto-circuito, de manera que si la electrobomba 12 empieza a girar, sea de manera intencionada, sea de manera intempestiva, el caudal rechazado por unos de los puertos se vuelve a dirigir hacia el otro puerto de la electrobomba 12.
Para compensar las eventuales diferencias de caudal entre los dos puertos de la electrobomba 12, el depósito presurizado 9 está conectado a los dos puertos de la electrobomba 12 vía unas mariposas de retención pilotadas asociadas 15 que permiten el trasvase de fluido hacia el depósito presurizado 9 si el caudal aspirado por la bomba es inferior al caudal rechazado por el gato.
Por otra parte, las mariposas de retención 15 están cada una accionadas por una señal de presión 16 cogida sobre el otro puerto, que obliga la mariposa 15 concernida a quedar abierta de manera a permitir el trasvase de un rebosadero en el depósito presurizado 9.
Cuando el dispositivo de generación de presión 50 de la aeronave está parado, unos resortes 17 de centrado vuelven a traer el distribuidor de corredera 5 en la posición de modo pasivo (que corresponde al compartimiento central del distribuidor de corredera 5 en la figura).
En este modo, la primera y la segunda entrada del distribuidor de corredera 5 están en corto-circuito de manera que el accionamiento intencionado o intempestivo del distribuidor proporcional 6 es inoperante sobre los gatos 1.
La cuarta y quinta entrada del distribuidor de corredera 5 están igualmente en corto-circuito, de la misma manera que en el modo de funcionamiento normal, de manera que el accionamiento de la electrobomba 12 es igualmente inoperante sobre los gatos 1.
En cuanto a la tercera entrada, está en comunicación con las dos salidas del distribuidor de corredera 5 de manera que las cámaras de cada uno de los gatos 1 están unidas entre ellas y con el depósito presurizado 9.
Así, durante un remolcado de la aeronave, la parte orientable del tren de aterrizaje puede girar libremente, estando el fluido contenido en una de las cámaras de los gatos 1 trasvasado en las otras cámaras o en el depósito presurizado 9, sin que ninguna resistencia se oponga a la rotación de la parte orientable del tren de aterrizaje.
Finalmente, si en curso de funcionamiento, un fallo del dispositivo de generación 50 de la aeronave o una avería del distribuidor proporcional 6 se detecta, el distribuidor de corredera 5 está obligado mediante una bobina 18 en la tercera posición correspondiendo al modo de funcionamiento alternado (que corresponde al compartimiento de derecha del distribuidor de corredera 5 en la figura), siendo la bobina 18 bastante potente para oponerse a la acción de una eventual presión residual en la derivación 13.
En este modo, la primera y la segunda entrada del distribuidor de corredera 5 están tapadas, de manera que el accionamiento del distribuidor proporcional 6 es inoperante sobre los gatos 1.
La tercera entrada del distribuidor de corredera 5 está igualmente tapada, mientras que la cuarta y la quinta entrada del distribuidor de corredera 5 ponen en comunicación los puertos de la electrobomba 12 con las líneas de distribución 4 de los gatos 1.
La maniobra de la parte orientable del tren de aterrizaje será entonces obtenida haciendo girar la electrobomba 12 en el sentido deseado a fin de inyectar fluido por el puerto adecuado en una de las líneas de distribución 4, el fluido eyectado por la otra línea de distribución 4 está dirigido hacia el otro puerto de la electrobomba 12. El depósito presurizado 9 juega entonces el papel de una capacidad que absorbe o proporciona el caudal diferencial entre los puertos de la electrobomba 12. En el modo alternado, el fluido hidráulico circula pues en circuito cerrado.
Se ha llegado así a proporcionar un medio para asegurar la función de orientación en caso de fallo del dispositivo de generación de presión 50 de la aeronave, así como en caso de avería del distribuidor proporcional 6, esto sin tener que recurrir a un circuito de socorro que doblaría el circuito principal.
Según otro aspecto de la invención, el depósito presurizado 9 está unido a cada una de las líneas de distribución 4 por unas mariposas de retención 19 que permiten el trasvase de cierta cantidad de fluido del depósito presurizado 9 hacia la o las cámaras de los gatos 1 concernidos, en el caso en que la presión en dichas cámaras cayese bajo la presión de tarado del depósito presurizado 9. Esta disposición evita la cavitación en las cámaras de los gatos 1.
Por otra parte, el depósito presurizado 9 está unido a cada una de las líneas de distribución 4 por unas chapaletas de sobrepresión 20 que permiten la descarga en el depósito presurizado 9 de una cierta cantidad de fluido en caso de exceso en las cámaras de los gatos 1 concernidas de la presión de regulación de las chapaletas de sobrepresión 20. Esta disposición protege los gatos 1 de las sobrepresiones.
Así, el depósito presurizado 9 se utiliza no solamente para jugar el papel de una capacidad apta a absorber o suministrar el caudal diferencial a los puertos de la electrobomba 12, pero también a suministrar o absorber los caudales necesarios para proteger los gatos 1 de la cavitación y de las sobrepresiones.
La invención no se limita al modo particular de realización que se acaba de describir, pero al contrario abarca cualquier variante que entra en el marco de la invención tal como definido por las reivindicaciones.
En particular, aunque se haya indicado que el distribuidor utilizado era del tipo proporcional, se podría considerar igualmente cualquier tipo de distribuidor permitiendo controlar el caudal de fluido en las cámaras de los gatos de orientación, y especialmente dispositivos de distribución llamados "bang-bang" o equivalente.
Aunque se haya ilustrado la arquitectura de sistema hidráulico de orientación según la invención como aplicándose a un dispositivo de accionamiento de la parte orientable de un tren de aterrizaje que está compuesta de gatos de orientación montados en "push-pull", la invención se aplica igualmente a un dispositivo de accionamiento de tipo cremallera accionada por dos pistones terminales deslizándose cada uno en una cámara, o también a un dispositivo de accionamiento de tipo a un solo gato, o también de motor hidráulico rotativo o cualquier tipo de accionamiento equivalente.
Aunque el selector general ilustrado aquí sea un distribuidor de corredera de tres posiciones con cinco entradas y dos salidas, se podrá naturalmente sustituir este distribuidor de corredera por un arreglo de varias válvulas, permitiendo las mismas conmutaciones que el distribuidor de corredera ilustrado aquí.
Finalmente, aunque el dispositivo de compensación haya sido ilustrado aquí como comprendiendo un depósito presurizado hinchado por el dispositivo de generación de presión, se podrá igualmente prever un depósito aislado.

Claims (9)

1. Arquitectura de sistema hidráulico de mando de orientación comprendiendo al menos un gato (1) de mando de orientación que tiene cámaras, dichos sistema hidráulico comprende un distribuidor (6) unido a un dispositivo de generación de presión (50) y a una reserva principal (51) asociada, y comprendiendo además dicho sistema hidráulico una electrobomba (12) bidireccional de dos puertos, caracterizado porque el sistema hidráulico está equipado de un selector general (5) practicado para, en un modo normal de funcionamiento, poner en comunicación las cámaras del gato (1) con el distribuidor (6), y en un modo alternado de funcionamiento poner en comunicación las cámaras del gato (1) con los puertos de la electrobomba (12), un dispositivo de compensación (9, 15, 19, 20) permitiendo, en el modo alternado, compensar un caudal diferencial entre el caudal aspirado por la electrobomba (12) de una de las cámaras del gato (1) y el caudal rechazado por la electrobomba (12) en la otra cámara del gato (1).
2. Arquitectura según la reivindicación 1, caracterizada porque el selector general (5) está además practicado para, en un modo pasivo de remolcado, poner en comunicación las cámaras del gato (1) entre ellas, compensando el dispositivo de compensación (9) el eventual caudal diferencial entre las cámaras del gato (1) durante una maniobra impuesta del gato (1).
3. Arquitectura según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizada porque el dispositivo de compensación comprende un depósito presurizado (9) que está conectado a cada uno de los puertos de la electrobomba (12) por una mariposa de retención (15) asociada que permite, durante un funcionamiento en modo alternado, el trasvase de fluido hidráulico del depósito presurizado (9) hacia uno de los puertos de la electrobomba (12) y recíprocamente, pudiendo cada mariposa de retención (15) estar puesta en posición abierta permanentemente por una señal de presión cogida sobre el puerto opuesto de la electrobomba (12).
4. Arquitectura según la reivindicación 3, caracterizada porque el dispositivo de compensación comprende además unas mariposas de retención (19) uniendo cada una de las cámaras del gato (1) al depósito presurizado (9) para permitir el trasvase de fluido hidráulico del depósito presurizado (9) hacia la cámara del gato (1) interesado.
5. Arquitectura según la reivindicación 3 o la reivindicación 4, caracterizada porque el dispositivo de compensación comprende además unas chapaletas de sobrepresión (20) uniendo el depósito presurizado (9) a cada una de las cámaras del gato (1) para permitir un trasvase de fluido hidráulico de la cámara referida al depósito presurizado (9).
6. Arquitectura según una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizada porque el depósito presurizado (9) está conectado al dispositivo de generación de presión (50) vía un restrictor (22) para permitir el llenado del depósito presurizado (9).
7. Arquitectura según una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizada porque el depósito presurizado (9) está conectado a la reserva principal (51) vía una chapaleta de sobrepresión (14).
8. Arquitectura según una de las reivindicaciones 3 a 7, caracterizada porque una válvula de purga (23) está practicada para permitir el vacío del depósito presurizado (9) en la reserva principal (51), a fin de asegurar la renovación periódica del fluido de dicho depósito.
9. Arquitectura según una de las reivindicaciones 3 a 8, caracterizada porque el depósito presurizado (9) está equipado de un captador de presión (24).
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