FR2934027A1

FR2934027A1 - Fluid e.g. mineral oil, flow regulating device for hydraulic cooling circuit in aircraft, has chamfers mounted on ends of hydraulic branches of circuit, and two sets of joints, where each set of joints is arranged on corresponding grooves

Info

Publication number: FR2934027A1
Application number: FR0804117A
Authority: FR
Inventors: Philippe Turpeau; Pierre Jerome Foncin
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2008-07-18
Filing date: 2008-07-18
Publication date: 2010-01-22
Anticipated expiration: 2028-07-18
Also published as: FR2934027B1

Abstract

The device (DIS) has two sets of solid O-ring joints (JT1, JT2), and a tubular piece (PTU) provided with a diabolo shaped recess (EVD), where the tubular piece is the form of a diabolo. Hollow grooves (GE1, GE2) are provided on an outer surface of each end of the tubular piece. Each set of solid O-ring joints is arranged on the corresponding grooves. Chamfers (CF1, CF2) are mounted on ends of branches or hydraulic pieces (PA, PB) of a hydraulic cooling circuit (CIR), respectively. Each solid O-ring joint has diameter that is less than 12 mm.

Description

Dispositif de régulation du débit d'un fluide et utilisation d'un tel dispositif. Device for regulating the flow of a fluid and use of such a device.

L'invention porte sur un dispositif de régulation de débit d'un fluide, en particulier d'un fluide caloporteur au sein d'un circuit hydraulique. L'invention est particulièrement adaptée aux circuits hydrauliques de refroidissement embarqués à bord des aéroporteurs par exemple des avions. Classiquement, les avions incorporent des appareils de contre-mesure ainsi que des circuits électroniques de forte puissance, nécessitant d'être refroidis. Pour ce faire, on utilise des circuits hydrauliques au sein desquels circule un fluide caloporteur, par exemple une huile minérale. Le débit de ce fluide est ajusté selon la pièce à refroidir et les différents embranchements du circuit hydraulique. Classiquement, la régulation du débit entre deux branches ou pièces hydrauliques, assemblées se fait à l'aide de deux dispositifs : -un diaphragme sous forme d'une pièce alésée vissée ou collée sur les branches pour modifier le débit du fluide, et - un joint sous forme de rondelle par exemple, disposé entre les deux branches couplées au diaphragme. Un des inconvénients du diaphragme est qu'il nécessite de nombreuses opérations de montage et d'usinage compliquant son installation au sein des circuits hydrauliques, notamment lorsqu'un grand nombre de diaphragmes est utilisé. Par ailleurs, pour assurer une bonne étanchéité, il est nécessaire que le joint torique soit parfaitement plat, et que ses dimensions correspondent avec celles des pièces hydrauliques et du diaphragme auquel il est associé. Ces conditions sont extrêmement difficile à atteindre, d'où une certaine perte du fluide calorifique. The invention relates to a device for regulating the flow rate of a fluid, in particular a heat transfer fluid within a hydraulic circuit. The invention is particularly suitable for onboard cooling hydraulic circuits onboard airplanes for example aircraft. Conventionally, aircraft incorporate countermeasures devices and electronic circuits of high power, requiring to be cooled. To do this, use is made of hydraulic circuits in which circulates a coolant, for example a mineral oil. The flow rate of this fluid is adjusted according to the part to be cooled and the different branches of the hydraulic circuit. Conventionally, the regulation of the flow between two branches or hydraulic parts, assembled is done using two devices: a diaphragm in the form of a bored part screwed or glued on the branches to modify the flow of the fluid, and a seal in the form of a washer for example, arranged between the two branches coupled to the diaphragm. One of the disadvantages of the diaphragm is that it requires many assembly and machining operations complicating its installation within the hydraulic circuits, especially when a large number of diaphragms is used. In addition, to ensure a good seal, it is necessary that the O-ring is perfectly flat, and that its dimensions correspond with those of the hydraulic parts and the diaphragm with which it is associated. These conditions are extremely difficult to achieve, resulting in some loss of heat transfer fluid.

Par ailleurs, l'étanchéité n'est plus assurée dès qu'un mouvement de translation d'une pièce hydraulique par rapport à l'autre survient. Un but de l'invention est de résoudre ces problèmes. Selon un premier aspect, il est proposé un dispositif de régulation 5 du débit d'un fluide entre deux branches assemblées au sein d'un circuit hydraulique. Selon une caractéristique générale de ce premier aspect, ledit dispositif est inséré pour moitié au sein de la première branche, et pour moitié au sein de la deuxième branche, et il comprend : 10 - une pièce tubulaire comportant un évidement en forme de diabolo, et sur la surface externe de chacune de ses extrémités, une gorge creusée le long de chaque ouverture, et - une paire de joints toriques, chacun étant disposé dans une gorge. 15 En d'autres termes, la juxtaposition diaphragme/joint torique entre les deux branches, est remplacé par un dispositif inséré dans les deux pièces hydrauliques concernées. L'évidement en forme de diabolo assure l'ajustement du débit, l'étanchéité étant assurée par les joints toriques. De par la forme et la disposition des joints toriques entre la pièce 20 tubulaire et les branches hydrauliques, l'étanchéité est assurée dans n'importe quelles circonstances, notamment lors d'un désalignement des deux branches hydrauliques. Par ailleurs, le dispositif peut être adapté très simplement à n'importe quelle valeur de débit, par un simple alésage de l'évidement en 25 forme de diabolo. Le dispositif peut comprendre en outre deux paires de chanfreins montées à chaque extrémité desdites branches du circuit hydraulique. Par exemple, les joints toriques peuvent être en silicone fluoré. Par exemple, la pièce tubulaire peut être en aluminium. 30 De préférence, la pièce tubulaire peut également avoir la forme d'un diabolo. Furthermore, the seal is no longer ensured as soon as a translational movement of a hydraulic part relative to the other occurs. An object of the invention is to solve these problems. According to a first aspect, there is provided a device 5 for controlling the flow of a fluid between two branches assembled within a hydraulic circuit. According to a general characteristic of this first aspect, said device is inserted half in the first branch, and half in the second branch, and it comprises: a tubular part comprising a diabolo-shaped recess, and on the outer surface of each of its ends, a groove dug along each opening, and - a pair of O-rings, each being disposed in a groove. In other words, the diaphragm / O-ring juxtaposition between the two branches is replaced by a device inserted into the two hydraulic parts concerned. The diabolo-shaped recess ensures the adjustment of the flow, the sealing being ensured by the O-rings. Due to the shape and arrangement of the O-rings between the tubular part and the hydraulic branches, sealing is ensured under any circumstances, in particular when misalignment of the two hydraulic branches. Moreover, the device can be adapted very simply to any flow rate value, by a simple bore of the diabolo-shaped recess. The device may further comprise two pairs of chamfers mounted at each end of said branches of the hydraulic circuit. For example, the O-rings may be fluorinated silicone. For example, the tubular piece may be aluminum. Preferably, the tubular piece may also be in the form of a diabolo.

Selon un autre aspect, il est proposé une utilisation d'un dispositif tel que décrit ci-dessus, au sein d'un aéroporteur. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de mise en oeuvre d'un 5 procédé selon l'invention ainsi que d'un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, la figure 2 illustre plus précisément une pièce du mode de 10 réalisation représenté sur la figure 1, et - la figure 3 illustre une autre configuration du mode de réalisation représenté sur la figure 1. On se réfère à la figure 1. Celle-ci illustre une portion d'un circuit hydraulique CIR embarqué par exemple à bord d'un aéroporteur. 15 Cette portion de circuit comprend deux pièces hydrauliques PA et PB juxtaposées. Un fluide caloporteur circule entre les deux pièces PA et PB selon une direction DIR. De façon à ajuster le débit du fluide entre les deux pièces, est monté un dispositif de régulation du débit DIS. 20 Celui-ci comprend une pièce tubulaire PTU, représentée plus en détail sur la figure 2. Comme illustré sur la figure la pièce tubulaire PTU comprend un évidement EVD en forme de diabolo, c'est-à-dire comportant deux cônes disposés tête-bêche, reliés par un cylindre. Les cônes d'entrée et de sortie 25 minimisent les pertes de charges hydrauliques, lors de la circulation du fluide. Par exemple, la pièce tubulaire PTU peut être réalisée en aluminium, qui est un matériau particulièrement léger. En effet, obtenir une masse la plus faible possible est particulièrement avantageux pour les 30 éléments embarqués à bord des aéroporteurs. In another aspect, it is proposed a use of a device as described above, within an airer. Other advantages and characteristics of the invention will appear on examining the detailed description of an embodiment of a method according to the invention as well as an embodiment of a device according to the invention. The invention, in no way limiting, and the accompanying drawings in which: - Figure 1 illustrates an embodiment of a device according to the invention, Figure 2 illustrates more specifically a part of the embodiment shown in Figure 1, and FIG. 3 illustrates another configuration of the embodiment shown in FIG. 1. Referring to FIG. 1, this illustrates a portion of a CIR hydraulic circuit embedded for example on board an airman. This circuit portion comprises two hydraulic pieces PA and PB juxtaposed. A coolant circulates between the two pieces PA and PB in a direction DIR. In order to adjust the flow of the fluid between the two parts, is mounted a flow control device DIS. This comprises a tubular piece PTU, shown in greater detail in FIG. 2. As illustrated in the figure, the tubular piece PTU comprises a diabolo-shaped EVD recess, that is to say having two cones disposed head-on. spade, connected by a cylinder. The inlet and outlet cones 25 minimize the hydraulic head losses during the circulation of the fluid. For example, the tubular piece PTU may be made of aluminum, which is a particularly lightweight material. Indeed, obtaining the lowest mass possible is particularly advantageous for the elements onboard the aircrafts.

Par ailleurs, l'aluminium peut être anodisé pour mieux résister au passage du fluide caloporteur. La forme de l'évidement permet de réaliser un dispositif de régulation de débit relativement compact. Par ailleurs, la forme de diabolo étant réversible mécaniquement et hydrauliquement, le dispositif de régulation DIS n'a pas de sens de montage, évitant d'éventuelles erreurs lors de l'assemblage. Sur le pourtour de la surface externe de chaque extrémité de la pièce tubulaire PTU, est creusée une gorge, respectivement référencées 10 GE1 et GE2 sur la coupe A-A. Chaque gorge GE1 et GE2 fait le tour complet des deux extrémités de la pièce tubulaire PTU, comme on peut le voir sur la vue de face. On se réfère à nouveau à la figure 1. 15 Une paire de joints toriques JT1 et JT2 sont respectivement insérés au sein des gorges 0E1, GE2. Dans cet exemple, chaque joint torique JT1, JT2 possède un très faible encombrement, par exemple ayant un diamètre inférieur à 12mm pour une largeur de 16mm. 20 Les joints toriques JT1, JT2 sont de préférence réalisés en silicone fluoré pour ne pas être dégradé par le fluide caloporteur. Le dispositif de réalisation assure ainsi une excellente étanchéité du circuit hydraulique, notamment du fait de leur compression entre la gorge de la pièce tubulaire et la pièce hydraulique. Cette étanchéité est assurée 25 pour des valeurs de pression pouvant aller jusqu'à 14 bars. Cette étanchéité est assurée également lors de variations : climatiques (pouvant entraîner une dilatation des matériaux) et/ou, - mécaniques (engendré par les vibrations de 30 l'aéroporteur à bord duquel le circuit hydraulique de refroidissement est embarqué). In addition, aluminum can be anodized to better withstand the passage of heat transfer fluid. The shape of the recess allows for a relatively compact flow control device. Furthermore, the diabolo form being reversible mechanically and hydraulically, the DIS regulating device has no mounting direction, avoiding possible errors during assembly. On the circumference of the outer surface of each end of the tubular piece PTU, is a groove, respectively referenced GE1 and GE2 on the section A-A. Each groove GE1 and GE2 is completely around the two ends of the PTU tubular piece, as can be seen in the front view. Referring again to FIG. 1. A pair of O-rings JT1 and JT2 are respectively inserted within grooves 0E1, GE2. In this example, each O-ring JT1, JT2 has a very small footprint, for example having a diameter less than 12mm for a width of 16mm. O-rings JT1, JT2 are preferably made of fluorinated silicone so as not to be degraded by the coolant. The embodiment of the device thus ensures excellent sealing of the hydraulic circuit, particularly because of their compression between the throat of the tubular part and the hydraulic part. This sealing is ensured for pressure values up to 14 bar. This sealing is also ensured during variations: climatic (which can lead to an expansion of the materials) and / or - mechanical (generated by the vibrations of the air operator on board which the hydraulic cooling circuit is embedded).

De façon à faciliter le montage du dispositif DIS, des chanfreins CF1, CF2 peuvent être montés sur chaque pièce de façon que les joints toriques ne soit pas abîmés par les arêtes des pièces hydrauliques PA, PB. En effet, les joints toriques JT1, JT2 peuvent être réalisés dans des matériaux relativement fragiles, et une égratignure de leur surface pourrait altérer la qualité de l'étanchéité. Le réglage du débit est assuré par un seul élément simplement inséré au sein des pièces hydrauliques, à savoir la pièce tubulaire TBU et plus particulièrement par l'évidement EVD en forme de diabolo. In order to facilitate the mounting of the DIS device, chamfers CF1, CF2 can be mounted on each piece so that the O-rings are not damaged by the edges of the hydraulic parts PA, PB. Indeed, the O-rings JT1, JT2 can be made in relatively fragile materials, and a scratch of their surface could alter the quality of the seal. The flow rate is controlled by a single element simply inserted into the hydraulic parts, namely the TBU tubular part and more particularly by the diabolo EVD recess.

Plus précisément, la valeur du débit est fixée par la taille de l'évidement EVD. Ainsi, à partir d'un même tube, il est possible de réaliser des dispositifs de régulation correspondant à différentes valeurs de débit, selon la façon dont est alésé l'évidement EVD de la pièce tubulaire PTU. Ainsi, Il est aisé de s'adapter au cahier des charges d'un constructeur, déclinant les différentes valeurs de débit rencontrées au sein de ses circuits hydrauliques. Par ailleurs, l'évidement EVD est mécaniquement très facile à reproduire, assurant ainsi une bonne reproductibilité du dispositif de régulation DIS. More precisely, the value of the flow rate is fixed by the size of the EVD recess. Thus, from the same tube, it is possible to produce control devices corresponding to different flow rate values, according to the way in which the recess EVD of the tubular piece PTU is bored. Thus, it is easy to adapt to the specifications of a manufacturer, declining the different flow values encountered in its hydraulic circuits. Moreover, the EVD recess is mechanically very easy to reproduce, thus ensuring good reproducibility of the DIS control device.

De par son architecture, le dispositif de régulation DIS possède de nombreux avantages mécaniques, outre le faible encombrement de ses éléments. Tout d'abord, il est facile à monter et démonter grâce aux joints toriques JT1 et JT2. Due to its architecture, the DIS control device has many mechanical advantages, in addition to the small size of its elements. First of all, it is easy to assemble and disassemble thanks to the JT1 and JT2 O-rings.

Une pièce tubulaire PTU générique peut être utilisée pour tous les dispositifs de régulation DIS, l'alésage de son évidement EVD permettant à lui seul d'ajuster le dispositif à la valeur du débit du fluide souhaité. Les traitements de surface des éléments du dispositif (anodisation...) sont tout à fait compatibles avec les fluides caloporteurs classiquement utilisés. A generic PTU tubular part may be used for all DIS regulating devices, its EVD recess bore alone allowing the device to be adjusted to the value of the desired fluid flow rate. The surface treatments of the elements of the device (anodizing ...) are fully compatible with the heat transfer fluids conventionally used.

Par ailleurs, la simplicité de sa conception permet une fabrication en série au sein d'un centre d'usinage, générant un faible coût de fabrication. La disposition des joints toriques, entre la pièce tubulaire TBU et les pièces hydrauliques PCA, PCB évitent que qu'elles soient oubliées lors du montage. En effet, lorsque des joints toriques à intercaler directement entre les deux pièces sont utilisés, il est fréquent qu'ils soient oubliés au montage, entrainant de graves problèmes d'étanchéité. Par ailleurs, dans ce mode de réalisation, un mince espace ESP subsiste entre les deux pièces hydrauliques. Celui-ci permet une légère io rotation du dispositif DIS comme représenté sur la figure 3. En effet, si les pièces hydrauliques ne sont pas parfaitement alignées ou si elles subissent un léger déplacement en translation du fait de vibration du l'aéroporteur par exemple, l'étanchéité est maintenue, grâce à la possibilité de rotation du dispositif DIS.Moreover, the simplicity of its design allows mass production within a machining center, generating a low manufacturing cost. The arrangement of the O-rings, between the tubular part TBU and the hydraulic parts PCA, PCB avoid that they are forgotten during the assembly. Indeed, when O-rings to be inserted directly between the two parts are used, it is common that they are forgotten in the assembly, causing serious sealing problems. Furthermore, in this embodiment, a thin ESP space remains between the two hydraulic parts. This allows a slight rotation of the DIS device as shown in FIG. 3. In fact, if the hydraulic parts are not perfectly aligned or if they undergo a slight displacement in translation due to the vibration of the air-carrier for example, the seal is maintained, thanks to the possibility of rotation of the DIS device.

15 Pour faciliter que la pièce tubulaire PTU suive au plus près la translation des deux pièces PA et PB, elle peut avoir une forme de diabolo. Autrement dit, la pièce tubulaire PTU possède un léger renfoncement en son centre, entre les deux gorges G1 et G2. Ce renfoncement autorise une plus grande amplitude dans le décalage des deux pièces PA et PB. 20 25 To make it easier for the PTU tubular piece to follow the translation of the two pieces PA and PB as closely as possible, it can have a diabolo shape. In other words, the tubular piece PTU has a slight recess in its center, between the two grooves G1 and G2. This recess allows a greater amplitude in the offset of the two pieces PA and PB. 20 25

Claims

REVENDICATIONS1. Device (DIS) for regulating the flow rate of a fluid between two branches assembled within a hydraulic circuit (CIR), characterized in that said device is inserted halfway within the first branch (PCA), and for half of the second branch (PCB), and comprising: - a tubular part (PTU) having a diabolo-shaped recess (EVD), and on the outer surface of each of its ends, at least one groove (GE1, GE2) dug along each opening, and - a pair of O-rings (JT1, JT2), each disposed in a groove (GE1, GE2).

2. Device according to the preceding claim, further comprising two pairs of chamfers (CF1, CF2) mounted at each end of said branches of the hydraulic circuit (CIR).

3. Device according to one of the preceding claims, wherein the O-rings (JT1, JT2) are fluorinated silicone.

4. Device according to one of the preceding claims, wherein the tubular member (PTU) is aluminum.

5. Device according to one of the preceding claims, wherein the tubular member (PTU) has the shape of a diabolo.

6. Use of a device (DIS) according to one of the preceding claims, within an airer.