FR2783287A1 - Moteur lineaire pneumatique pour vanne de commande cryogenique - Google Patents

Abstract

Moteur linéaire (1) notamment pour vanne de commande cryogénique dans des conduites de carburant liquide de moteur de fusée.Il comprend un ensemble piston-cylindre pneumatique (33, 34, 45, 52) avec une tige de piston (33) et un piston (34) mobile dans une première chambre (59). Un ressort (120) charge la tige de piston (33) vers sa première position de fin de course et, transversalement à la tige (33), une tige de verrou (23) mobile entre une position rentrée et une position sortie. Il comprend un boîtier de commande (5) avec une chambre inférieure (95) et une chambre supérieure (96) pour actionner la tige de verrou (23) par du gaz de commande. La chambre inférieure (95) est séparée de la chambre supérieure (96). La chambre inférieure (95) se remplit et se vide par un canal d'entrée inférieur (101) et la chambre supérieure (96) par un canal d'entrée supérieur (102).

Description

La présente invention concerne un moteur linéaire

notamment pour vanne de commande cryogénique dans des condui-

tes de carburant liquide de moteur de fusée.

Un tel moteur linéaire pneumatique est connu se-

ion le document DE 43 23 846 Cl. Ce document décrit un moteur linéaire comprenant une unité cylindre-piston, un ressort sollicitant le piston en direction de sa position de fin de course et une coulisse de verrouillage qui s'accroche selon l'extension de la tige de piston. Pour actionner la coulisse de verrouillage, il faut deux chambres de pression qui se remplissent et s'évacuent séparément. Pour ouvrir la vanne on met de la pression dans la chambre de pression pour dégager la coulisse de verrouillage de sa position de verrouillage de

la tige de piston. Dès que la coulisse de verrouillage a li-

béré la tige de piston, les ressorts poussent la tige de pis-

ton et avec elle le cône de soupape dans sa position de fermeture. En fermant la tige de piston on laisse la surface correspondante de la coulisse de verrouillage en contact avec une tige de piston appliquée contre cette surface si bien que pendant le mouvement de la tige de piston, la coulisse de

verrouillage frotte. De petites parties d'encrassage endomma-

gent ainsi la tige de piston et détériorent à long terme l'état de fonctionnement de la vanne. Cet endommagement par frottement ne peut s'éviter par l'objet du document DE 42 23 846 Cl car le manchon correspondant de la paire de manchons coulissants de manière relative ne peut être écarté du manchon correspondant que contre la pression d'un ressort lorsque le dispositif à coulisse s'applique contre un côté de la tige de piston. Au cours de la suite du coulissement de la tige de piston, la coulisse de verrouillage peut alors

s'accrocher dans une cavité correspondante de la tige de pis-

ton pour arriver à une position de fin de course passive en application de la pression dans l'une des deux chambres de pression. Le document US-A-5 181 450 décrit un dispositif d'entraînement pneumatique comprenant un piston mobile dans une chambre cylindrique grâce à une soupape. La soupape est mobile axialement dans une chambre située au-dessus de la chambre cylindrique et elle est précontrainte par un ressort de compression dans sa direction de déplacement. Comme à

l'aide de conduites de pression on peut mettre le côté cor-

respondant de la cavité à une dépression relative, le piston -se déplace contre la force du ressort et arrive dans sa posi-

tion d'ouverture pour laquelle il évite l'arrivée d'air atmo-

sphérique dans la chambre cylindrique; et ainsi l'air

comprimé pour actionner le piston peut arriver dans la cham-

bre cylindrique. Le retour du piston dans sa position de re-

pos se fait par le dépassement de la soupape par le ressort

de compression dans sa seconde position, et par l'alimen-

tation en air comprimé par les ouvertures dans la chambre cy-

lindrique, ouvertures que le piston a dépassées au cours de son actionnement, c'est-à-dire en cas d'actionnement de la zone du côté en pression vers la zone du côté en dépression du piston, dans la chambre cylindrique. La zone en dépression devient alors une zone à pression élevée, ce qui permet de ramener le piston et à l'air refoulé de s'échapper à travers

la vanne et une sortie.

Le document DE 42 21 230 Cl décrit un moteur li-

néaire d'une soupape ou vanne de commande avec une tige de piston précontrainte axialement d'un côté et un piston ainsi qu'une coulisse de verrouillage à mouvement transversal par rapport à la tige de piston. Les chambres dans lesquelles passe la coulisse de verrouillage peuvent être mises ensemble en pression et évacuées par deux canaux opposés pour conduire la coulisse de verrouillage dans une rainure de verrouillage correspondante quelle que soit la position de fin de course

de la tige de piston. En mettant en pression la chambre ap-

propriée, on dégage la coulisse et sa partie encliquetée de la rainure de verrouillage correspondante jusqu'à ce que la

partie de la coulisse de verrouillage, à l'opposé de la par-

tie qui était jusqu'alors engagée, arrive en appui contre la tige de piston. Dans cette situation, la tige de piston est

conduite dans sa position de fin de course la plus proche.

Egalement pour l'objet du document DE 42 21 230 Cl, on a l'inconvénient qu'en cas de déplacement de la tige de piston, la coulisse de verrouillage est en contact avec la tige si

bien que la tige de piston risque d'être endommagée à la lon-

gue, ce qui détériore le fonctionnement de la vanne.

La présente invention a pour but de développer un moteur linéaire de vanne de commande permettant de mettre la vanne de commande en ouverture et fermeture, sans contact de

la tige du piston de commande avec l'installation de ver-

rouillage associée.

A cet effet, l'invention concerne un moteur li-

néaire du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le verrou est dégagé de la rainure de verrouillage par un disque de commutation monté sur la tige à verrou et mobile dans une première chambre, par mise en pression de la première chambre alors que le disque de commutation est conduit à sa position de butée dans laquelle le verrou est sans contact par rapport à la tige de piston et que le disque de commutation comporte

un perçage de commande par lequel du gaz de commande, ac-

tionne le piston dans sa première position, traverse le dis-

que de commutation en position de butée, pour déplacer le

corps de soupape contre la force des ressorts dans sa posi-

tion d'ouverture; et en mettant à l'air la première chambre,

le piston est conduit par la force des ressorts dans sa se-

conde position pour fermer le corps de soupape, le gaz de

commande s'échappant de la première chambre de gaz de com-

mande à travers le perçage de commande, et le verrou étant

maintenu par mise en pression d'une seconde chambre sans con-

tact par rapport à la tige de piston, la pression de la se-

conde chambre agissant sur la tige de verrou.

Suivant une autre caractéristique avantageuse: * la seconde chambre est séparée de la première chambre par une pièce de liaison, en liaison de manière coulissante axialement par un soufflet avec la tige de verrou, * la mise en pression de la seconde chambre faisant arriver le gaz de commande de celle-ci par un perçage traversant axialement la pièce de liaison dans le volume intérieur du soufflet pour mettre le verrou de la tige de verrou dans

sa position sortie.

La présente invention sera décrite ci-après de

manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans les-

quels: * la figure 1 est une vue en coupe de la vanne selon l'invention avec son entraînement linéaire et son méca- nisme de verrouillage, le corps de la vanne se trouvant en position de fermeture non verrouillée,

* la figure 2 est une vue en coupe de la vanne avec le mo-

teur linéaire, le corps de vanne étant en position d'ouverture verrouillée; * la figure 3 est une vue en coupe du moteur linéaire avec le mécanisme de verrouillage en position verrouillée ou encliquetée. La vanne 1 selon l'invention comprend un moteur linéaire 2 avec un mécanisme de verrouillage 3. Un corps de

soupape 4 est logé dans la vanne 1; ce corps peut être dé-

placé en translation d'une position ouverte (figure 2) à une

position fermée (figure 1) et inversement. La vanne est mon-

tée entre un réservoir de carburant et un moteur de fusée et peut être reliée directement à celle-ci ou par une conduite de carburant appropriée. Dans la représentation des figures 1 à 3, le réservoir de carburant est situé pour l'observateur dans une direction allant à gauche et le moteur de la fusée

dans une direction allant à droite.

La vanne 1 comprend un corps 10 avec une partie centrale 11 dont les éléments de structure, permettant le coulissement du corps de soupape 4, ont essentiellement une symétrie de rotation. Il comprend également des éléments de raccordement 15, 19 et un boîtier de commande 5. Le corps de vanne peut être entouré d'une couche d'isolation 5a. A l'aide

des éléments de liaison 12, répartis régulièrement à la péri-

phérie d'une bride 13 de la partie centrale 11, on monte la

pièce de raccordement 15 symétrique en rotation du côté tour-

né vers le réservoir de carburant. De même, par des éléments de liaison 17 répartis régulièrement à la périphérie d'une bride correspondante 18 de la partie centrale 11, du côté du

moteur de la fusée, se trouve la pièce de raccordement 19.

Les pièces de raccordement 15, 19 servent à raccorder une conduite de carburant ou au branchement direct de la vanne

sur le réservoir de carburant ou le moteur de fusée.

Les pièces de raccordement 15, 19 ont une forme

symétrique en rotation et sont concentriques l'une par rap-

port à l'autre. Leur axe longitudinal porte la référence 20. L'axe longitudinal 20 est en même temps l'axe longitudinal et la direction de déplacement du corps de soupape 4. La partie centrale 11 comporte un perçage 21 avec un axe longitudinal

22 perpendiculaire à l'axe longitudinal 20 du corps de sou-

pape 4. Le perçage 21 reçoit une tige de verrou 23 mobile longitudinalement. Le corps de soupape 4 comporte, du côté tourné vers le moteur de fusée, dans le sens de l'écoulement, un cône d'étanchéité 25 avec une extrémité avant 26. Partant du cône d'étanchéité 25, en direction du réservoir de carburant, on a une partie cylindrique 27 avec deux trous oblongs 28a, 28b. Les trous oblongs 28a, 28b s'étendent en direction de l'axe longitudinal 20 et se font face diamétralement. Dans la direction périphérique du corps de soupape 4, à symétrie de

rotation, les trous oblongs 28a, 28b sont disposés pour tra-

verser la partie centrale 11. Les trous oblongs 28a, 28b per-

mettent la mobilité longitudinale du corps de soupape 4 à l'intérieur du boîtier de vanne 10 et en même temps la partie centrale 11 traverse, avec le mécanisme de verrouillage 3, en

partie, le corps de soupape 4. A l'extrémité libre de la par-

tie cylindrique 27, c'est-à-dire à l'extrémité du corps de soupape 4 tourné vers le réservoir de carburant, des éléments

de liaison 29a, 29b, portent un dispositif de fixation 29.

Celui-ci présente également pour l'essentiel une symétrie de rotation par rapport à l'axe longitudinal 20. Au niveau de son centre, une tige de piston 33 est reliée par des éléments de liaison 31 à un piston 34. Le dispositif de fixation 29

est essentiellement de forme conique avec une extrémité ar-

rondie; son contour convexe, vu à partir du réservoir de carburant, s'étend vers celui-ci. La tige de piston 33, dont

l'axe longitudinal est l'axe 20, s'étend à partir de l'extré-

mité du dispositif de fixation 29 du côté du réservoir vers l'intérieur de celui-ci ou du corps de soupape 4 en direction

du moteur de fusée.

La partie centrale 11 comprend une partie cylin-

drique extérieure 41 avec des brides 13, 18 et une partie in-

-térieure tubulaire 42. La partie extérieure 41 passe dans la direction périphérique autour du corps de soupape 4 et s'étend dans la direction de l'axe longitudinal 20. Cette

partie forme à ce niveau la section d'écoulement 43 consti-

tuée par la surface entourée par la partie extérieure 41 di-

minuée de la surface couverte par le corps de soupape 4. La

partie intérieure 42 de la partie centrale 11 est perpendicu-

laire à l'axe longitudinal 20 et possède une forme tubulaire avec un diamètre extérieur variable par segments. La partie

intérieure 42 traverse une zone périphérique de la partie ex-

térieure 41 jusqu'à la zone périphérique diamétralement oppo-

sée de la partie extérieure 41, en traversant transversalement.

Une tige de piston 45, d'axe longitudinal 20, pé-

nètre, à partir de la partie intérieure 42, en direction du moteur de fusée. Le boîtier de piston est fermé du côté du

moteur et ouvert vers le perçage 21. De plus, la partie inté-

rieure 42 de la partie centrale 11 comporte un perçage 47 d'axe longitudinal 20 qui ouvre le perçage 21 en direction du dispositif de fixation 29 ou de la tige de piston 33. Cela

permet à la tige de piston 33 de traverser la partie inté-

rieure 42, en partant du côté du réservoir et, de s'étendre à l'intérieur de ce boîtier 45, suivant la position du corps de

soupape par rapport à la partie centrale 11, et donc par rap-

port au boîtier de piston 45.

Les éléments de liaison 51, situés axialement à l'intérieur de la partie cylindrique 27 du corps de soupape 4, lorsqu'on regarde à partir de l'axe longitudinal 20, fixent un boîtier de chambre 52 sur la partie intérieure 41 de la partie centrale 11. Au niveau des éléments de liaison 51 ou du boîtier de chambre 52, la partie intérieure 42 de la

partie centrale 11 est ainsi de forme cylindrique ou à symé-

trie de rotation par rapport à l'axe longitudinal 20 pour

réaliser un couplage du boîtier de chambre 52 également cy-

lindrique ou symétrique en rotation par rapport à l'axe lon-

gitudinal 20. Le boîtier 52 comporte, à son extrémité tournée vers le réservoir, un perçage 53 et une cavité 54; la cavité 54 s'ouvre vers le côté du réservoir. La tige de piston 33, prévue sur le dispositif de fixation 29 du corps de soupape

4, présente une première partie 55 et une seconde partie 56.

Au passage de la première partie 33, du côté du réservoir, vers la seconde partie 56, du côté du moteur, se trouve le piston 34 qui s'écarte axialement de la tige de piston 33. Le perçage 53 du boîtier 52 est dimensionné pour que la tige de

piston 33 traverse tout juste, du fait de son diamètre exté-

rieur, le perçage avec sa première partie 55. Pour rendre

étanche l'intérieur du boîtier 52 par rapport à son environ-

nement à l'intérieur du corps de soupape 4, la cavité 54 du boîtier 52 comporte des éléments d'étanchéité 57 fixés à l'extrémité du boîtier 52 tournée vers le réservoir et

s'appliquant en partie contre le côté extérieur de la pre-

mière partie 55 de la tige de piston 33.

A l'intérieur du boîtier de chambre 52 on a, de

manière symétrique en rotation par rapport à l'axe longitudi-

nal 20, une première chambre à gaz de commande 51 dont le centre est traversé par la tige de piston 33. Notamment au niveau de la première chambre à gaz de commande 59, se trouve

le piston 34 dont le côté extérieur est guidé par la surface-

enveloppe intérieure ou la surface de guidage 60 s'étendant

axialement. La tige de piston 33 s'étend dans les deux posi-

tions de fin de course avec sa deuxième partie 56 à travers une zone 61 de la partie intérieure 42 à symétrie de rotation par rapport à l'axe longitudinal 20, selon le perçage 47 et

en partie dans le boîtier de piston 45. Entre l'extrémité li-

bre de la seconde partie 56 et le côté intérieur de l'extré-

mité libre du boîtier de piston 45 il se forme une seconde

chambre à gaz de commande 63 reliée par l'espace intermé-

diaire 64 laissé libre entre la surface extérieure de la se-

conde partie 56 de la tige de piston 33 et le côté intérieur du boîtier de piston 45. Toutefois, le côté extérieur de la

seconde partie 56 de la tige de piston 33 est appliqué suffi-

samment contre le côté intérieur du boîtier de piston 45 pour que la tige de piston 33 soit guidée en partie également par le côté intérieur du boitier de piston 45, par le guidage du

piston 33 par la surface de guidage 60. A partir du côté in-

térieur de l'extrémité avant 26 du cône d'étanchéité 25 s'étend un manchon de guidage cylindre 26a qui pénètre en

partie dans le boîtier 45 de la partie centrale 11. Le man-

chon de guidage cylindre 26 assure un guidage supplémentaire du corps de soupape 4 lors de son coulissement longitudinal,

c'est-à-dire dans chacune de ses positions respectives.

Le perçage 21 de la partie centrale 11 arrive jusqu'à la surface marginale du perçage 47 du boîtier central 11; le perçage 21 rejoint alors le perçage 47 et les axes des perçages 21, 47 sont perpendiculaires. La tige de verrou 23, qui sort du perçage 21 par la cavité 71 et pénètre en

partie dans le perçage 47, comporte, au niveau de son extré-

mité située dans la zone du perçage 47, un verrou 73 soli-

daire de la tige de verrou 23. Le verrou 73 est de préférence

de forme cylindrique; son axe est parallèle à l'axe longitu-

dinal 20 et coulisse longitudinalement dans la direction de l'axe longitudinal 74 du perçage 21 à l'intérieur du perçage

47. Le verrou 73 comprend un perçage 75 traversé par la se-

conde partie 56 de la tige de piston 33. Au niveau de

l'extrémité libre de la première partie 55 de la tige de pis-

ton 33 il est prévu une rainure ou rainure de verrouillage 76 qui, pour une position appropriée de la tige de piston 33 coulissante longitudinalement par rapport à la tige de verrou 23 et ainsi par rapport au verrou 73, est adaptée par une liaison de forme avec une partie correspondante 77 du verrou 73. La rainure 76 et la partie 77 du verrou 73 sont situées du côté respectif de la tige de piston 33 opposé au côté sur lequel se trouve la tige de verrou 23. Vu à partir du côté de

la tige de verrou 23, le verrou 73 pénètre, pour un coulisse-

ment longitudinal correspondant de la tige de verrou 23, par en dessous dans la rainure 76. Du côté du perçage 47 tourné

vers la première chambre à gaz de commande 59 il y a un dia-

phragme 79 pour guider le verrou 73 de ce côté.

Sur l'extrémité libre 81 de la tige de verrou 23 qui s'écarte de la tige de piston 4, et dont le diamètre est plus petit par comparaison avec celui de la partie qui se trouve dans la partie centrale 11, on a emmanché de force un manchon 82 dont une extrémité s'appuie contre une surface d'appui correspondante ou gradin de la tige de verrou 23 et dont la seconde extrémité dépasse d'une longueur de l'extrémité libre 81 de la tige de verrou 23. Un prolongement 83 d'une pièce de liaison 84 pénètre en partie dans

l'extrémité libre du manchon 82 et le manchon 82 peut coulis-

ser par rapport au prolongement 83. La pièce de liaison 84 a

une forme symétrique en rotation par rapport à l'axe longitu-

dinal 74 et est fixée à la fois dans sa direction radiale et dans sa direction axiale par un rétrécissement correspondant

86 du boîtier de commande 5. La fixation de la pièce de liai-

son 84 dans le boîtier de commande 5 se fait ainsi d'une part

par une portée 87 de la pièce de liaison 84 située sur le cô-

té respectif du rétrécissement 86 du boîtier de commande 5 tourné vers la tige de verrou 23 et d'autre part par un écrou 84 qui est vissé avec une rondelle correspondante par l'autre côté du rétrécissement 86 sur la pièce de liaison 84. En son

centre, la pièce de liaison cylindrique 84 comporte un per-

çage 89 traversant complètement la pièce de liaison 84 et qui rejoint, à partir de l'extrémité libre de la pièce de liaison

84, l'intérieur du manchon 82.

Le boîtier de commande 5 est monté sur le côté

extérieur de la partie centrale 11 par des éléments de liai-

son au niveau de la cavité 71. Le boîtier de commande 5 est formé de deux parties et comprend une partie inférieure 91

avec un perçage 90 et une partie supérieure 92 avec un per-

çage 93. Les perçages 90, 93 sont concentriques et séparés l'un de l'autre par le rétrécissement 86 appliqué contre une

zone périphérique de la pièce de liaison 84. Comme le diamè-

tre intérieur des perçages 90 et 93 est plus grand que le diamètre extérieur du manchon 82 et de la pièce de liaison

84, il se forme une chambre inférieure 95 dans la partie in-

férieure 91 et une chambre supérieure 96 dans la partie supé-

rieure 92 entre les parois intérieures des perçages 90, 93 et les côtés extérieurs de la pièce de liaison 84 et du manchon 82. La chambre inférieure 95 reçoit un soufflet cylindrique 97 appliqué en partie contre le manchon 82. Le soufflet 97

est fixé avec sa première extrémité contre un point corres-

pondant du manchon 82 et avec sa seconde extrémité contre un point correspondant de la partie inférieure de la pièce de liaison 84, selon une fixation étanche. Comme la tige de ver-

rou 23 ainsi que le manchon 83 sont coulissants longitudina-

lement par rapport à la pièce de liaison 84, partant de sa position de sortie, le soufflet 97 s'étend lorsque la tige de

verrou 23 s'écarte de la pièce de liaison 84.

Dans la partie inférieure 91 du boîtier de com-

mande 5 il est prévu un canal d'entrée 101, inférieur, qui

rejoint un raccord de pression inférieur 0lla du côté exté-

rieur de la partie inférieure 91 du boîtier de commande 5. De même, dans la partie supérieure 92 du boîtier de commande 5, il est prévu un canal d'entrée supérieur 102 qui devient un branchement de pression supérieur 102a du côté extérieur de la partie supérieure 92. Le branchement de pression inférieur 0lla et le branchement de pression supérieur 102a sont reliés à un réservoir de pression par une soupape à quatre voies non

représentée. Le réservoir de pression reçoit un gaz de com-

mande à la pression appropriée. Une unité de commande (non représentée) commande la vanne à quatre voies qui alimente en

pression, selon la commande à exécuter, le canal d'entrée in-

férieur 101 et/ou le canal d'entrée supérieur 102, c'est-à-

dire fournit du gaz de commande au canal approprié à partir du réservoir de pression ou encore bloque les deux canaux ou l'un des canaux 101, 102 par rapport au réservoir ou assure

l'évacuation, c'est-à-dire leur mise à l'air.

Dans la cavité 71 de la partie centrale 11 se trouve un disque de commutation ou boîte de calibrage 110 avec un perçage de commande 111. Partant du fond de la cavité

71, et cela à partir d'un endroit distant du bord périphéri-

que du perçage 21, on a au moins deux canaux de commande 113.

Les canaux de commande 113 débouchent, après un parcours dé-

terminé en direction de l'axe longitudinal 20, dans le per-

çage 21 et sont ainsi de préférence en biais par rapport à l'axe longitudinal 74 de la tige à verrou 23. Le disque de commutation 110 est monté solidairement à l'endroit approprié I1 de la tige de verrou 23 ou fait corps avec celle-ci. Dans la position inférieure représentée à la figure 1 de la tige de verrou 23, c'est-à-dire dans la position dans laquelle la tige de verrou s'écarte le plus loin en direction de l'axe longitudinal 20, le côté inférieur du disque de commutation

est appliqué contre le fond de la cavité 71. Du côté in-

férieur du disque de commutation 110, c'est-à-dire du côté tourné vers le fond 71a de la cavité 71, on a un élément d'étanchéité 115, annulaire par rapport à l'axe longitudinal 74 et passant à l'extérieur du début des canaux de commande 113. L'élément d'étanchéité 115 fait que le côté inférieur du

disque de commutation 110 s'applique dans sa position infé-

rieure étroitement contre le fond 71a de la cavité 71.

Au niveau du passage entre le boîtier central 11 et la pièce de raccordement 19, sur leur côté intérieur un joint 19a passe dans la direction périphérique au niveau de

la transition entre la partie centrale 11 et la pièce de rac-

cordement 19. Dans une position appropriée du corps de sou-

pape 4, une zone correspondante arrive en appui contre la

partie extérieure du cône d'étanchéité 25 avec le joint 19a.

Dans ces conditions, le corps de soupape 4 occupe la position de fermeture, c'est-à-dire qu'il occupe une position par

laquelle le corps de soupape 4 interdit au carburant de pas-

ser du réservoir au moteur de fusée. Dans une position dans laquelle le corps de soupape 4 est dégagé du joint 19a, c'est-à-dire vers la gauche pour l'observateur des figures 1

et 2 ou contre la direction d'écoulement du carburant, le ca-

nal de carburant 6 est en partie dégagé par le corps de sou-

pape 4 si bien que le carburant peut passer du réservoir et

alimenter le moteur de fusée.

La partie centrale 11 comporte un dispositif

d'affichage 105 fonctionnant de préférence par effet magnéti-

que et indiquant la position du corps de soupape 4 dans la

vanne 1.

Sur le côté extérieur du dispositif de fixation

29 un capuchon d'écoulement 106 assure l'étanchéité des élé-

ments de liaison 28a du dispositif de fixation 29 et des élé-

ments de liaison 31 par rapport au canal de carburant 6.

Le corps de soupape 4 est précontraint par des ressorts cylindriques 120 par rapport à la partie centrale 11. Les ressorts cylindriques 120 s'appliquent d'une part contre le côté intérieur du cône d'étanchéité 25 et d'autre part contre le côté extérieur de la zone 61 de la partie cen-

trale 11, du côté opposé au cône d'étanchéité 25. Les res-

sorts cylindriques 120 poussent le corps de soupape 4 contre

le joint 19a. Pour déplacer le corps de soupape 4 en direc-

tion du réservoir de carburant il faut vaincre la force déve-

loppée par les ressorts cylindriques 120.

Le fonctionnement de la vanne 1 avec le moteur linéaire 2 et le mécanisme de verrouillage 3 seront décrits ci-après:

La figure 1 montre la vanne 1 en position de fer-

meture; dans cette position le corps de soupape 4 est appli-

qué à un endroit approprié du joint 19a. Dans cette position, le réservoir de carburant est coupé du moteur, c'est-à-dire que le carburant ne peut passer par le canal à carburant 6 pour alimenter le moteur. Lorsque la vanne 1 est en position

de fermeture, la pression n'est pas appliquée contre le bran-

chement de pression inférieur 10la, mais pousse contre le

branchement de pression supérieur 102a.

En position fermée, le corps de soupape 4 est aussi loin que possible, à droite pour l'observateur de la

figure 1, c'est-à-dire qu'il est décalé vers le moteur de fu-

sée. Comme la tige de piston 33 est solidaire du corps de soupape 4, la seconde partie 56 de la tige de piston 33 est glissée aussi loin que possible dans une première position extrême dans le boîtier de piston 45 de la partie centrale

11. La rainure 76 de la seconde partie 56 s'applique égale-

ment en direction de l'axe longitudinal 20, en s'éloignant de

la rainure 76, en direction de l'axe longitudinal 74, à dis-

tance de la rainure 76. De même, le piston 34 de la tige 33 est déplacé aussi loin que possible vers la droite et se trouve aussi près que possible du boîtier central 11. Etant

donné la position du verrou 73 par rapport à la tige de pis-

ton 33, la tige de verrou 23 est enfoncée au maximum du fait de la pression régnant dans la chambre supérieure 96 et ainsi à l'intérieur du manchon 82; cela signifie que le verrou est déplacé en direction de la tige de piston. Ainsi, le côté in-

férieur du disque de commutation 110 est appliqué contre le

fond 71a de la cavité 71.

- Les ressorts cylindriques 120 tiennent le corps de soupape 4 en position de fermeture car les ressorts 120 ont tendance à écarter le cône d'étanchéité 25 de la partie

* centrale 11 et de le presser contre le joint 19a.

Pour ouvrir la vanne 1 et déplacer le corps de

soupape 4 de sa position de fermeture dans sa position ou-

verte représentée à la figure 2, on ferme le canal d'entrée supérieur 102 par la vanne à quatre voies et on alimente en gaz de commande du réservoir de pression le canal d'entrée inférieur 101. Le gaz de commande traverse alors le canal d'entrée inférieur 101 et pénètre dans la chambre inférieure du boîtier de commande 5. La chambre inférieure 95 est formée par le volume intermédiaire laissé libre entre le côté inférieur de la partie inférieure 91 du boîtier de commande , la surface extérieure libre correspondante de la pièce de

liaison 84, celle du côté extérieur du soufflet 97, une par-

tie de la face intérieure cylindrique de la cavité 71 et le

côté supérieur du disque de commutation 110. Le gaz de com-

mande, qui est à la pression de commande dans la chambre in-

férieure 95, traverse le perçage de commande 111 du disque de commutation 110 et arrive dans un volume intérieur de faible hauteur, formé par le côté inférieur du disque de commutation

, le fond 71a de la cavité 71 et la surface intérieure li-

bre de l'élément d'étanchéité 115.

Le perçage de commande 111 assure ainsi un étran-

glement du gaz de commande. Le gaz de commande passe de là dans les canaux de commande 113 et de ceux-ci dans le volume intermédiaire laissé libre par la tige de verrou 23 dans le

perçage 21. De là, le gaz de commande arrive dans les perça-

ges 47 et dans le volume intermédiaire laissé dégagé par le verrou 73 dans le perçage 47. Le gaz de commande continue de s'écouler dans le volume compris entre le côté intérieur du perçage 75 et la partie correspondante du côté extérieur de la tige de piston 33. De là le gaz de commande arrive d'une part entre le boîtier de piston 45 et la seconde partie 56 de

la tige de piston 33 dans la seconde chambre de gaz de com-

mande 63, et d'autre part dans la partie de la première cham-

bre de gaz de commande 59 située du côté du piston 34 tourné -vers la partie centrale 11 pour être encore maintenu dégagé dans sa position de fermeture. Pour une pression appropriée du gaz de commande dans la chambre inférieure 95, gaz fourni

par le réservoir de pression et/ou par des composants corres-

pondants, le piston 34 est déplacé contre la poussée dévelop-

pée par les ressorts cylindriques 20 pour s'écarter de la partie centrale 11. Le piston 34 libère ainsi un volume croissant entre le piston 34 et la partie centrale 11 de la première chambre de gaz de commande 59. En même temps, une partie croissante de la seconde chambre de gaz de commande

63, située entre le piston 34 et la partie centrale 11, aug-

mente. La pression du gaz de commande déplace également le piston 34 et ainsi le corps de soupape 4 vers le réservoir de carburant, c'est-à-dire vers la gauche pour l'observateur de la figure 2. Ce déplacement du corps de soupape 4 se fait contre la force développée par les ressorts de cylindre 120 jusqu'à une position par rapport à la partie centrale 11 pour

laquelle, lorsqu'on regarde dans la direction de l'axe longi-

tudinal 20, la rainure 76 de la tige de piston 33 est à la

même hauteur que le verrou 73. Par la pression du gaz de com-

mande dans la chambre supérieure 96 du boîtier de commande 5, on enfonce le disque de commutation 110 et on continue à le maintenir contre le fond 71a de la cavité 71. Ainsi, la tige

de verrou 23, et de ce fait également le verrou 73, sont te-

nus dans leur position inférieure. Dans cette position, le verrou 73 est sans contact avec la tige de piston 33 si bien que l'appui du verrou 73 contre la seconde partie 65 de la

tige de piston 33 n'engendre aucune force de frottement lors-

que la tige de piston 33 se déplace par rapport au verrou 73.

Cette position inférieure de la tige de verrou 23 met égale-

ment le soufflet 97 dans sa position d'extension.

Le verrou 73 se situe à la hauteur de la rainure 76 lorsqu'on regarde dans la direction de l'axe longitudinal , lorsque le piston 34 est appliqué contre la face frontale opposée au perçage 47 du boîtier de chambre 52. Dans cette position, la tige de piston 33 est verrouillée par la tige de

verrou 23 et le verrou 73. Pour cela, le canal d'entrée supé-

-rieur 102 est mis à l'air. Le gaz de propulsion qui se trouve

dans l'espace compris entre l'extrémité 81 de la tige de ver-

rou 23, la pièce de liaison 84, et le manchon 82, s'échappe par le perçage 89 de la pièce de liaison 84 en passant par la chambre supérieure 96 du boîtier de commande 5 et le canal d'entrée supérieur 102. Cela diminue la force exercée pour déployer le soufflet 97 et la tige de verrou 23 est soulevée par la dépression régnant dans la chambre supérieure 96,

c'est-à-dire que la tige se déplace en direction de la cham-

bre supérieure 96. Le disque de commutation 110 et le verrou 73 se déplacent également dans cette direction. Le disque de commutation 110 se déplace vers le haut jusqu'à ce que son côté supérieur arrive en appui avec sa surface d'appui contre

la face inférieure du boîtier de commande 5. Dans cette posi-

tion, la tige de verrou occupe une position pour laquelle le verrou 73 est en prise sans contact avec la rainure 76. Dans cette position, la tige de piston 33 est bloquée en mouvement suivant l'axe longitudinal 20 et le corps de soupape 4 est verrouillé dans sa position ouverte représentée à la figure 2. Dans cette position ouverte du corps de soupape 4 et la position verrouillée de la tige de piston 33, le carburant passe du réservoir par le canal de carburant 6 vers le moteur de fusée. Dans cette position, le canal d'entrée supérieur 102 est mis à l'air et le canal d'entrée inférieur 101 est

mis en pression.

Pour fermer la vanne 1, c'est-à-dire pour ver-

rouiller le passage de la position ouverte de la figure 2 dans le corps de soupape 4 vers la position représentée à la figure 1, on alimente en pression le canal d'entrée supérieur

102. Le gaz de commande passe ainsi avec la pression appro-

priée dans la chambre supérieure 96 du boîtier de commande 5

et dans le perçage 89 de la pièce de liaison 84. De là il ar-

rive à l'intérieur du manchon 82 et pousse l'extrémité 81 de la tige de verrou 23 de la pièce de liaison 84 contre la force du soufflet extensible 97 en l'écartant. Le soufflet 97 se déploie et enfonce la tige de verrou 23. Le verrou 73 se dégage ainsi de la rainure 76 et libère la tige de piston 33 en coulissement dans la direction du moteur de fusée. En même -temps ou ensuite, le canal d'entrée inférieur 101 est mis à l'air ou mis en dépression. Le gaz de commande qui se trouve dans la première chambre 59 et dans la seconde chambre 63 s'échappe par le perçage 21, les canaux de commande 113, le perçage de commande 111, la chambre inférieure 95 et le canal d'entrée inférieur 101. Le gaz de commande n'exerce alors plus de force antagoniste dans les chambres à gaz de commande , 63 pour les forces exercées par les ressorts cylindriques qui déplacent ainsi le corps de soupape 4 de nouveau vers la droite, c'est-à-dire en direction du moteur de fusée ou vers le joint 119. Le disque de commutation 110 est poussé

ainsi contre le fond 71a de la cavité 71. Le perçage de com-

mande 111 produit ainsi un étranglement du gaz de commande

qui s'échappe. Il en résulte que la tige de piston 33 se dé-

place seulement une fois que le verrou 73 se soit dégagé de la rainure 76, ce qui évite le grippage du verrou 73 et de la

rainure 76.

R E V E N DI C A T I ON S

1 ) Moteur linéaire de soupape de commande comprenant un en-

semble piston/cylindre (33, 34, 45, 52) couplé à un corps de soupape (4) et qui présente une tige de piston (33) et un -piston mobile dans une première chambre de gaz de commande (59) entre une première et une seconde position pour ouvrir et fermer la soupape de commande; le corps de soupape (4)

étant précontraint par un ressort dans sa position de ferme-

ture; un mécanisme de verrouillage (3) qui comporte un ver-

rou (73) monté sur une tige de verrou (23) actionnée par un

moyen pneumatique, ce verrou pouvant s'encliqueter en posi-

tion d'ouverture du corps de soupape (4) dans une rainure de verrouillage correspondante (76), caractérisé en ce que * le verrou (73) est dégagé de la rainure de verrouillage (76) par un disque de commutation (110) monté sur la tige à verrou (23) et mobile dans une première chambre (95), par mise en pression de la première chambre (95) alors que le disque de commutation (110) est conduit à sa position

de butée (71a) dans laquelle le verrou (73) est sans con-

tact par rapport à la tige de piston (33), et que le dis-

que de commutation comporte un perçage de commande (111) par lequel du gaz de commande, actionne le piston (34)

dans sa première position, traverse le disque de commuta-

tion (110) en position de butée, pour déplacer le corps de

soupape (4) contre la force des ressorts (120) dans sa po-

sition d'ouverture, * et en mettant à l'air la première chambre (95), le piston (34) est conduit par la force des ressorts (120) dans sa seconde position pour fermer le corps de soupape (4), le gaz de commande s'échappant de la première chambre de gaz de commande (59) à travers le perçage de commande (111), et

le verrou (73) étant maintenu par mise en pression d'une se-

conde chambre (96), sans contact par rapport à la tige de piston (33), la pression de la seconde chambre (96) agissant

sur la tige de verrou (23).

2 ) Moteur linéaire pour une soupape de commande selon la re-

vendication 1, caractérisé en ce que la seconde chambre (96) est séparée de la première chambre (95) par une pièce de liaison (84), en liaison de manière coulissante axialement par un soufflet (97) avec la tige de verrou (23),

la mise en pression de la seconde chambre (96) faisant arri-

ver le gaz de commande de celle-ci par un perçage (89) tra-

versant axialement la pièce de liaison (84) dans le volume intérieur du soufflet (86), pour mettre le verrou (73) de la

tige de verrou (23) dans sa position sortie.