FR2659141A1

FR2659141A1 - Indicateur de colmatage.

Info

Publication number: FR2659141A1
Application number: FR9002595A
Authority: FR
Inventors: Pottier Philippe; Tertre Dominique
Original assignee: Lebozec & Gautier
Current assignee: Lebozec & Gautier
Priority date: 1990-03-01
Filing date: 1990-03-01
Publication date: 1991-09-06
Anticipated expiration: 2010-03-01
Also published as: FR2659141B1

Abstract

Indicateur de colmatage de filtre comportant un aimant (39) assujetti sur la tête (30) du piston (28) et déplaçable par rapport à ce dernier en fonction des forces antagonistes de deux ressorts, l'un (35) en Alliage à Mémoire de Forme (AMF) raide au-dessus d'une température déterminée et souple en-dessous, l'autre (40) en alliage classique ayant une force inférieure à celle du ressort (35) chaud mais supérieure à celle de ce même ressort (35) froid. Application dans les aéronefs.

Description

L'invention concerne un indicateur de colmatage de filtre pour fluide, comportant des moyens de détection des variations de pression aux bornes du dit filtre (c'est-à-dire entre son amont et son aval).

Qn sait que les impuretés de toutes sortes qui sont arrêtées par Le filtre, nuisent au bon écoulement du fluide, et au fonctionnement des organes sur le circuit en aval du dit filtre, et elles entrafnent progressivement son colmatage. Ce colmatage provoque une différence de pression à ses bornes et c'est pourquoi les indicateurs de colmatage sont munis de moyens pour déceler les variations de pression entre l'amont et l'aval. Toutefois, les variations de pression ne sont pas doues exclusivement aux impuretés entrafnant le colmatage, mais aussi parfois à la qualité (viscosité) du fluide, souvent lie à la température.

En effet, dans le cas d'un liquide visqueux (par exemple hydrocarbure, huile), la viscosité augmente lorsque la température baisse, ce qui provoque une différence de pression importante aux bornes du filtre (même sans impureté), que l'indicateur de colmatage est chargé de surveiller.

L'indicateur confond alors l'effet de La viscosité avec L'effet de colmatage.

On a déjà tenté de remédier à cet inconvénient ainsi que cela a été enseigné par divers brevets, notamment le brevet US 2.942.572 déposé le 17 Juin 1958 au nom de Davis
B. PELL, et par le brevet FR. 2.558.255 déposé le 12 Janvier 1984 au nom de FACET ENTERPRISES Inc., soit à l'ai de d'un bilame, soit à l'aide d'une bague fendue déformable en fonction de la température du fluide. Ces dispositifs se déforment perpendiculairement à l'axe des éléments coulissants de l'appareil, et sont agencés pour réduire le passage réservé à l'un de ces éléments lorsque la température est inférieure à une valeur déterminée. Il peut alors se produire un verrouillage mecanique du dit élément coulissant. De ce fait l'indicateur de colmatage se trouve hors service à ces températures inférieures.

Ces dispositifs sont difficiles à construire, et à agencer dans l'appareil et ils sont onéreux. Leur fonctionnement est délicat, et il se produit des défaillances intolérables pour un appareil de ce type.

Pour remédier à ces inconvénients et améliorer
les qualités de tels dipositifs, l'inventeur a mis au point un indicateur de colmatage de filtre au passage d'un fluide du type comportant un corps en une matière non conductrice magnétique (amagnétique), un piston déplaçable dans un logement approprié du dit corps, un aimant monté sur Le piston, et un dispositif détectant la position de l'aimant, indicateur de colmatage caractérisé par le fait que L'aimant, ou un porteaimant muni d'un aimant, est assujetti sur la tête du piston et déplaçable par rapport à ce dernier en fonction des forces antagonistes de deux ressorts, l'un en Alliage à Mémoire de
Forme (AMF) raide au-dessus d'une température déterminée et souple en - dessous, L'autre en alliage classique ayant une force inférieure à celle du ressort en AMF chaud mais supérieure à celle de ce même ressort en AMF froid, et des moyens pour agencer les ressorts de façon qu'à chaud le ressort en AMF solidarise le porte-aimant au piston, tandis qu'à froid le ressort classique repousse le porte-aiment vers le fond du logement prévu dans le corps, quelque soit la position du piston. Les deux ressorts sont à boudin et ont le même axe que le piston et l'aimant.

L'indicateur de colmatage de filtre selon l';nven- tion comporte un corps principal en une matière couramment appelée - amagnétique (en un ou plusieurs éléments) avec un logement ouvert vers le bas, un piston pouvant coulisser dans le logement, un aimant assujetti sur la tête du piston dirigé vers le fond du logement, un moyen divisant le logement en deux chambres, l'une dite basse communiquant avec l'aval du filtre l'autre dite haute communiquant avec l'amont du filtre, de telle manière que si la pression dans la chambre haute devient supérieure à celle de la chambre basse, il se produit une différence de pression pouvant dépasser une certaine valeur provoquant alors le déplacement du piston.

Il est utile de souligner que, selon l'invention, le dispositif d'assujettissement de L'aimant sur le piston comprend deux ressorts dont un à Mémoire de Forme (AMF) ayant le même axe que le piston, lequel ressort permet de solidariser automatiquement l'aimant au piston uniquement lorsque la température dépasse une valeur déterminée, le piston pouvant alors dépla - cer l'aimant par rapport au moyen extérieur de détection de flux magnétique, en un point déterminé. Ce moyen, selon ta présente invention et constitué par au moins un interrupteur à deux lames souples (ILS) sensibles au flux magnétique émis, se présentant sous forme d'une petite ampoule.

L'aimant est monté sur un porte-aimant comprenant une relativement longue tige axiale comportant une nervure circulaire près de son extrémité libre dirigée vers le bas-. Le piston comprend un profond alésage axial ouvert vers le haut avec à l'intérieur de cet alésage, près de son ouverture, un moyen (rondelle) de retenue. Le ressort en
Alliage à Mémoire de Forme est monté de façon à être compris entre la nervure å son extrémité inférieure et la rondelle de retenue à sa partie supérieure.

Le ressort classique antagoniste est monté de façon à être compris entre la nervure à son extrémité supérieure et le fond de l'alésage de la tête du piston.

Dans ce type d'indicateur de colmatage on trouve un corps dont le logement axial ouvert vers le bas est en deux parties, basse et haute et il est divisé en deux chambres dites basse et haute à l'aide d'une cloison étanche flexible formée par un soufflet en élastomère fixé d'une part à la base de la partie haute du piston mobile et d'autre part à un dispositif fermant la base fixe du logement.

L'indicateur de colmatage décrit est réalisé en deux éléments principaux. Il comprend un corps surmonté d'un autre élément formant coiffe, coiffe qui comporte au moins une ampoule à lames souples (ILS). Dans le cas de plusieurs ampoules, elles sont disposées à des niveaux différents le long de la périphérie du corps dont les parois sont de faible épaisseur. Dans le cas d'une pluralité d'ampoules, une chemise métallique peu épaisse peut être interposée entre le corps dans lequel se déplace l'aimant et Les ampoules, avec une fenêtre au niveau des dites ampoules.

Pour mieux faire comprendre l'invention il est donné ci-après une exemple de réalisation en référence aux dessins annexés dans lesquels :
Fig. 1 est une vue en coupe d'un indicateur selon L'invention,
Fig. 2 à 5 sont des schémas de fonctionnement avec une ampoule,
Fig. 6 et 7 sont des schémas de fonctionnement avec deux ampoules.

Extérieurement L'indicateur de colmatage représenté est constitué par un corps 1 et un élément supérieur 16, appelé coiffe, réunis par une vis 15.

Le corps 1 comprend une partie cylindrique inférieure 2 surmontée d'une partie cylindrique 3 de plus petit diamètre avec, à la jonction de ces deux parties, une coupelle 9 déterminant une gouttière 10 circulaire ouverte en direction de l'extrémité haute du cylindre 3. Sur la partie 2, une zone filetée 12 est prévue pour permettre la fixation de l'indicateur sur son support (non représenté). Entre cette partie filetée 12 et la coupelle 9 la paroi de la partie 2 est percée par un canal 8. Entre la partie filetée 12 et son extrémité inférieure 7, la partie 2 comporte une rainure circulaire 11 dans laquelle est logé un joint torique 13.

Le corps 1 est réalisé en un ou plusieurs éléments, en matière non magnétique (aluminium par exemple) et il est alésé axialement à chaque extrémité pour déterminer d'une part des logements 5 et 6 ouverts vers le bas, et d'autre part un trou 14 ouvert vers le haut. Ce dernier est taraudé pour permettre de visser la vis 15 dans le corps 1. Le logement 5 est creusé dans la partie 2 inférieure du corps 1 et, en continuité dans le même axe, est creusé le logement 6 de plus faible diamètre, dans la partie 3 du dit corps 1. Entre le fond du logement 6 et du trou 14 subsiste une cloison 4 les séparant totalement.

Le logement 5 est, à sa partie inférieure 7, fermé par une rondelle 25 dont le bord de l'orifice central est relevé suivant une collerette 26 laissant un passage 17. Cette rondelle 25 est fixée par sa périphérie à la base ouverte du logement 5 grace à un anneau d'arrêt métallique 51. La collerette 26 est entourée par un petit cylindre 18 formé de rondelles superposées permettant un éventuel réglage en hauteur en faisant varier le nombre des dites rondelles. Le petit cylindre 18 est muni, à sa partie supérieure d'un guide-ressort 19 comportant un épaulement.

Entourant ce petit cylindre 18, une autre pièce cylindrique 20 est disposée de façon étanche dans l'extrémité inférieure 7 du logement 5, juste au-dessus de la rondelle 25.

Le mécanisme de détection de L'indicateur est disposé dans les logements 5 et 6, entre leurs extrémités basse 7 et haute 4. Il comprend essentiellement un piston 28 et un porte-aimant 36, ayant le même axe et pouvant se déplacer Légèrement l'un par rapport à L'autre.

Ce piston 28 est en deux parties principales: 29 inférieure, et 30 supérieure (d'un plus grand diamètre), déterminant entre elles un épaulement 31 bien visible sur la Fig. 1. La partie inférieure 29 est d'une longueur telle, qu'en position extrême basse elle vienne buter contre La partie supérieure de La collerette 26. A son extrémité inférieure, la partie 29 comporte une échancrure 29' de façon à ne pas obstruer le passage 17 en position de butée. Un ressort classique à boudin 27 entoure cette partie 29 du piston 28, et il s'appuye d'une part sur l'épaulement du guide-ressort 19 à sa base, et d'autre part sur l'épaulement 31 à son sommet.

De haut en bas la partie supérieure 30 du piston 28 est alésée axialement pour déterminer un logement 33, et une gorge circulaire 34 est creusée près de son ouverture pour la mise en place d'une rondelle dite d'obturation référencae 32 en deux parties, retenant un ressort 35 en Alliage Mémoire de Forme (AMF) dont les caractéristiques et le rôle très important seront décrits plus en détail ultérieurement. A l'intérieur du logement 33 peut coulisser la tige 37 du porte-aimant 36. A proximité de la base libre de cette tige 37, se trouve une nervure 38 déterminant à la partie supérieure un épaulement d'arrêt pour le ressort 35 en AMF et à sa partie inférieure un autre épaulement contre lequel appuye un ressort antagoniste 40. L'extrémité opposée de ce ressort 40 repose sur le fond du logement 33 du piston.En outre la nervure 38 peut constituer un moyen de guidage de la tige 37 dans le logement 33. La partie supérieure de cette tige 37 est évidée en forme de coupelle (non référencée), laquelle se présente extérieurement au-delà de la partie supérieure 30 du piston 28. La coupelle contient l'aiment 39.

Le logement 5 est divisé en deux chambres 21 et 22 par un soufflet cylindrique étanche en élastomère 23.

Ce soufflet 23 est fixé d'une part à sa partie inférieure sur la pièce cylindrique fixe 20 et à sa partie supérieure à la base de la partie 30 du piston (mobile) 28. La chambre 22 entoure le soufflet 23, la partie 30 du piston 28 ainsi que le porte-aimant 36 et l'aimant 39. Elle communique avec
L'amont du filtre par le canal 8. La chambre 21 comprise à L'intérieur du soufflet 23 entoure la partie inférieure 29 du piston 28 et elle communique avec l'aval du filtre par le passage 17 prévu dans la rondelle de fermeture 25. L'aval et l'amont du filtre sont également isolés par le joint 13.

La coiffe 16 est percée d'un trou approprié 41 pour être enfoncée autour de La partie supérieure 3 du corps 1. Cette coiffe 16 comporte une base cylindrique 42 agencée pour être Logée dans la gouttière 10. La profondeur de cette gouttière est réglable à l'aide de rondelles 53. A la partie supérieure du trou 41 est prévu un avant-trou 43 permettant de loger les rondelles de blocage 52 et la tête de la vis 15 de fixation. La base cylindrique 42 comporte au moins un logement dans lequel est disposé un micro-;nterrupteur sensible à la position d'un aimant. Sur la Fig. 1 on a représenté une ampoule 47 , dite aussi interrupteur à lames souples (ILS), vulgairement appelé "relai reed". Le contact se ferme ou non sous l'effet de la variation du champ magnéti- que produit par l'aiment 39. Avantageusement, l'ampoule 47 est entourée d'une matière protectrice non métallique 45.

Elle est reliée de façon connue à un dispositif de connexion électrique approprié 46 logé dans un appendice 24 de la coiffe 16. Sur la Fig. 1 on a représenté un dispositif à baillonnette 54 à titre d'exemple.

Selon une variante de réalisation, la coiffe peut comporter plusieurs ampoules 48-49 disposées à des hauteurs différentes le long du pourtour de la partie cylindri3, entourant le logement 6 (voir schémas 6 et 7).

Au cours de son déplacement avoir fig. 6 et 7) l'aimant 39 agira successivement sur les lames des ampoules 48-49 permettant ainsi de surveiller La position duditaimant 39. Cette position est fonction de la différence de pression entre l'amont et l'aval du filtre lorsaue la température est suffisante. Pour éviter que le flux magnétique de L'aimant 39 influence simultanément deux ampoules successives, il y a lieu d'entourer la partie cylindrique 3 par une chemise métallique 50 de faible épaisseur et comportant une lumière judicieusement disposée face à chaque ampoule, de façon à ne laisser passer le flux magnétique que par les Lumières.

Le fonctionnement de l'indicateur de colmatage selon L'invention peut, plus précisément encore être expliqué de la façon suivante.

Le détecteur communique avec le filtre (non représenté) par le canal 8 permettant à la pression du fluide
en amont du dit filtre de s'établir de façon identique dans
dans la chambre 22. La chambre-21 communique avec l'aval du filtre par le passage 17.

Le piston 28 est soumis en permanence à L'action du ressort de rappel 27, en direction du fond 4 du:logement 6 et, en cas de pression plus forte en chambre 22 qu'en chambre 21, à l'action de la différence de pression en sens opposé au dit ressort 27. IL en découle que, à température suffisante, si la force résultant de la différence de pression entre les chambres 22 et 21 devient supérieure à la force exercée par le ressort 27 sur le piston 28, le dit piston 28 commence alors à reculer (Fig. 4 et 5). En ajustant la force exercée par le ressort 27 sur le piston 28, au moyen des rondelles 18, on peut modifier le seuil de déclenchement du déplacement du dit piston 28. Si la différence de pression croit fortement, ta course du piston 28 est Limitée par la butée que constitue la collerette 26.

Le ressort 35 est réalisé en Alliage à Mémoire de Forme (AMF) par exemple à base de Nickel-Titane ou Cuivre
Zinc-Aluminium. Un tel ressort est raide aux températures dites chaudes (par exemple au-delà de 300), et mou en dessous, sous réserve du phénomène d'hystérésis. Lorsque la température passe de Ti à T2 le ressort devient raide à T2. Lorsque la température passe de T2 à Ti, le ressort n'est plus raide en dessous de T1. Suivant les cas, le ressort est raide ou mou entre T1 et T2 (par exemple entre 30 et 400 Celsius). En général
la viscosité du fluide ne varie pas sensiblement entre 30 et 400 et le fonctionnement n'est pas perturbé par le phenomène d'hystérésis.

Le porte-aimant 36 est soumis à deux forces,
celle dûe au ressort 35 en AMF et celle produite par le res
sort 40, disposés de chaque côté de la nervure circulaire 38. Lorsque la force exercée par le ressort AMF 35 dépasse
celle exercée par le ressort classique 40, le porte-aimant se trouve solidarise avec le piston 28. Dans le cas contraire,
lorsque la force exercée par le ressort AMF 35 est inférieure à celle exercée par le ressort classique 40, ce dernier repousse vers le haut la nervure 38 et tout le porte-aimant 36 jusqu'à ce que La coupelle et/ou L'aimant 39 viennent buter contre la cloison 4, quelque soit la position du piston 28.

Les ressorts 35 et 40 sont conçus de telle façon pour que les températures supérieures à T2, le ressort 40 exerce sur le porte-aimant 36 une force nettement inférieure à celle du ressort AMF 35, et que pour les températures inférieures à Ti, le ressort 40 exerce une force nettement supérieure au ressort AMF 35.

Lorsqu'il n'y a pas de colmatage, le piston 28 étant en positon haute, le porte aimant 36 L'est également,
Fig. 2, et 3 quelque soit la température.

Dês qu'un colmatage se produit, le piston 28 recule et, dans le cas d'un ressort chaud, le porte-aimant 36 et l'aimant 39 reculent également Fig. 5, provoquant une variation du champ magnétique. L'ampoule 47 est alors ac tionnée par cette variation du champ magnétique, fermant ainsi un circuit électrique. Selon l'exemple des Fig. 6 et 7, l'am- poule 47 est remplacée par deux ampoules 48 et 49 disposées à deux niveaux différents , le flux magnétique influen
ce d'abord L'ampoule 48, puis l'ampoule 49 lorsque le colmatage est net. Il serait possible d'avoir un nombre d'ampoules supérieur à deux, afin de suivre avec précision L'évolution du colmatage ou du décolmatage.

Sur les figures on a représenté le cas ou le signal est obtenu par fermeture d'un circuit électrique, mais il est bien évident que L'inverse est également possible.

Dans le cas d'une témpérature basse (par exemple
Inférieure à 300) le ressort en AMF 35 est mou et le porteaimant 36 se trouve désolidarisé d'avec le piston ts, Fig.

3 et 4. La Fig. 3 représente le cas ob le filtre n'est pas colmaté et le ressort 27 repousse. le piston 28 vers le haut.

La Fig. 4 représente au contraire le cas de colmatage (à froid) ou la différence de pression entre les chambres 22 et 21 repousse le piston vers le bas, mais sans entralner l'aimant 39.appliqué contre Lacloison 4. La position de l'aimant 39 est donc identique dans ce cas à celui où le miston 28 est en position haute, c'est-à-dire lorsqu'il n'y a pas de colmatage. A basse température (par exemple au-dessous de 300 ) le détecteur de colmatage est hors srvice, fig. 3 et 4.

L'indicateur de colmatage, selon L'invention, ne comporte pas de moyen de blocage du piston 28 ou du porteaimant 36 (et donc de l'aimant 34) et IL ne comporte pas non plus de témoins qu'il faut réenclencher manuellement.

De ce fait, L'indicateur décrit reste en permanence en fonctionnement sans avoir besoin d'être réarmer. Ainsi cet indicateur de colmatage constitue un progrès substantiel dans La sOrete de l'information donnée, et par suite il apporte une sécurité supplémentaire importante dans les appareils qui l'utilisent, notamment les aéronefs.

Claims

REVENDICATIONS

1. Indicateur de colmatage de filtre au passage

d'un fluide du type comportant un corps (i) en une matière

couramment appelée ~ amagnétique, un piston (28) déplaçable

dans un logement (5-6) approprié du dit corps (1), un aimant

(39) monté sur le piston (28), et un dispositif (47) détectant

la position de l'aimant (39), indicateur de colmatage caracté

risé par le fait que l'aimant (39) ou un porte-aimant (36)

muni d'un aimant (39) est assujetti sur la tête (30) du piston

(28) et déplaçable par rapport å ce dernier en fonction des forces antagonistes de deux ressorts, l'un (35) en Alliage

à Mémoire de Forme (AMF) raide au-dessus d'une température

déterminée et souple en-dessous, l'autre (40) en alliage

classique ayant une force inférieure à celle du ressort (35)

chaud mais supérieure à celle de ce même ressort (35) froid,

et des moyens pour agencer les ressorts de façon qu'à chaud

le ressort (35) en AMF solidarise le porte-aimant (37) au

piston (28), tandis qu'à froid le ressort (40) classique

repousse le porte-aimant (36) contre le fond du logement (6).

2. Indicateur de colmatage de filtre selon la

revendication1, comportant un corps (1) en une matière

appelée amagnétique (en un ou plusieurs éléments)

avec un logement (5-6) ouvert vers le bas, un piston (28)

pouvant coulisser dans le logement, un aimant (39) assujetti

sur la tête du piston (28) dirigé vers le fond du logement,

un moyen (23) divisant le logement (5-6) en deux chambres

(21-22), l'une dite basse (21) communiquant avec I 'aval

du filtre, l'autre dite haute (22) communiquant avec l'amont

du filtre, de telle manière que Si la pression dans la chambre

haute (22) devient supérieure å celle de la chambre basse

(21) il se produit une différence de pression pouvant dépasser

une certaine valeur provoquant alors le déplacement du piston

(28), et un moyen pour détecter hors du logement (5) la posi

tion de L'aimant (39), caractérisé par le fait que le moyen

de détection est constitué par au moins une ampoule (47)

à lames souples sensibles au flux magnétique, et relié à

un dispositif électrique approprié.

3. Indicateur de colmatage selon la revendication

1, comprenant un porte-aimant (36) dont la tige (37) comporte

une nervure circulaire (38) caractérisée par le fait que

le ressort en AMF (35) appuie sur la face supérieure de la

nervure (38), et le ressort classique (40) sur sa face infé

rieure.

4. Indicateur de colmatage selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant un aimant (39)- monté sur un

porte-aimant (36), un piston (28) comportant un alésage axial

(33) avec une gorge circulaire (34), muni d'une rondelle (32) , un ressort (35) en Alliage à Mémoire de Forme (A M F ) compris entre La nervure (38) et la rondelle (32) caractérisé par le fait qu'un ressort calibré de rappel (40) est interposé entre la nervure (38) et le fond du logement (33).

5. Indicateur de colmatage selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un corps (1) avec un logement axial en deux parties, basse (5) et haute (6), et un piston (28) en deux parties, basse (29) et haute (30), caractérisé par le fait que le logement est divisé en deux chambres dites basse (21) et haute (22) à l'aide d'une cloison

(23) étanche flexible formée par un soufflet en élastomère fixé d'une part à la base de partie haute (30) du piston

(28) et d'autre part à un dispositif fermant la base (7) du logement (5).

6. Indicateur de colmatage selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un corps (1) surmonté d'une partie formant coiffe (16), caractérisé par

le fait que la coiffe comporte au moins deux interrupteurs (47-48) sensibles au flux magnétique, telles que des ampoules disposées à des niveaux différents le long de la périphérie du corps (1).

7. Indicateur de colmatage selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'une chemise métallique de faible épaisseur est interposée entre le corps (1) et les ampoules

(47-48) avec une fenêtre par ampoule.