WO2018001967A1 - Dispositif d'extension et de retraction d'un tuyau flexible d'air conditionne pour aeronefs au sol - Google Patents

Dispositif d'extension et de retraction d'un tuyau flexible d'air conditionne pour aeronefs au sol Download PDF

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WO2018001967A1
WO2018001967A1 PCT/EP2017/065721 EP2017065721W WO2018001967A1 WO 2018001967 A1 WO2018001967 A1 WO 2018001967A1 EP 2017065721 W EP2017065721 W EP 2017065721W WO 2018001967 A1 WO2018001967 A1 WO 2018001967A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rigid tube
hose
flexible pipe
drive
flexible
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/065721
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English (en)
Inventor
Charles-Etienne Gonsette
Claudy Urbain
Original Assignee
Lebrun-Nimy Sa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lebrun-Nimy Sa filed Critical Lebrun-Nimy Sa
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F1/00—Ground or aircraft-carrier-deck installations
    • B64F1/36—Other airport installations
    • B64F1/362—Installations for supplying conditioned air to parked aircraft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L27/00—Adjustable joints, Joints allowing movement
    • F16L27/12—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing substantial longitudinal adjustment or movement
    • F16L27/127—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing substantial longitudinal adjustment or movement with means for locking the longitudinal adjustment or movement in the final mounted position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L3/00—Supports for pipes, cables or protective tubing, e.g. hangers, holders, clamps, cleats, clips, brackets
    • F16L3/01—Supports for pipes, cables or protective tubing, e.g. hangers, holders, clamps, cleats, clips, brackets for supporting or guiding the pipes, cables or protective tubing, between relatively movable points, e.g. movable channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/02—Ducting arrangements
    • F24F13/0209—Ducting arrangements characterised by their connecting means, e.g. flanges
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/02—Ducting arrangements
    • F24F13/0218—Flexible soft ducts, e.g. ducts made of permeable textiles

Definitions

  • the invention relates to an air conditioning system for controlling the temperature of the atmosphere inside an aircraft, such as an airliner, parked on the tarmac of an airport.
  • the present invention relates to a device for extending and retracting a flexible hose fluidly connecting a unit of air conditioning inside an aircraft.
  • the device of the present invention increases the radius of action of such a flexible pipe while decreasing the pressure losses.
  • Airliners are often equipped with a small turbine to generate power and run independently of engines, but such turbines are noisy and energy intensive and their use is prohibited in many airports, especially in Europe.
  • the air conditioning unit can be a mobile unit, but it is often a fixed unit and the flexible pipe is connected to the air conditioning unit by an underground duct or by the telescopic passenger gangway which connects the air conditioning unit. cabin of the plane directly at the terminal of an airport (see Figure 1).
  • the air conditioning unit is then connected to a rigid conduit which, in the case of a bridge, is telescopic and generally fixed under the said bridge.
  • the conduit extends to its distal end which is coupled to a flexible hose for fluidly connecting the air conditioning unit to the interior of the cabin of an aircraft parked on the tarmac.
  • a large degree of freedom from the position of connection of the flexible tube to an aircraft is essential because the tube must be able to be connected to different aircraft models, at different locations in the fuselage, and at different aircraft parking positions. For this reason, the flexible tube may have a length of several tens of meters, typically of the order of 20 to 40 m. It is clear that once the air conditioning of the cabin of an airplane is completed, it is necessary to properly store the flexible hose.
  • it consists of a drive system to retract the hose inside a housing (1 1) extending under the ground or under the bridge, practically to the free end of the bridge intended to be coupled to an aircraft.
  • the pipe can simply be stacked in the housing, but this simple solution leads to severe losses in the load if the hose is not extended over its entire length before blowing air into the pipe.
  • the length of the rigid tube depends on the length necessary to store the flexible pipe in its retracted configuration.
  • the degree of contraction of a spiral flexible tube as described above, defined as the LC / LE ratio, between the length, LC, of the flexible pipe in its contracted configuration and its length, LE, in its extended configuration, is typically in the order of 1/10 to 1 / 6.
  • the length of the rigid pipe necessary to store the flexible pipe in its retracted configuration can be of the order of 3 to 5 m.
  • the present invention provides a solution for increasing the radius of action of a flexible pipe without lengthening the length of the rigid tube or that of the flexible pipe, and thus significantly reduce the installation cost of a new device or adaptation of an existing device.
  • the invention is as defined in the main claim and preferred embodiments are defined in the dependent claims.
  • the present invention notably comprises a device for storing and extending a flexible hose for supplying conditioned air to an aircraft on the ground or any other interior space, said device comprising:
  • a flexible hose having a downstream end which is free and an upstream end which is attached to a coupling ring which surrounds the rigid tube forming a sealing coupling between the rigid tube and the hose, a portion of the flexible hose wrapping the rigid tube from the coupling ring to the second end of the rigid tube;
  • a drive system comprising one or more drive bearings distributed around a perimeter of the hose and located adjacent to the second end of the rigid tube, wherein the rotation of the one or more drive bearings to control, in a first direction of rotation, the extension and, in a second direction of rotation, the contraction of the flexible pipe between,
  • the heart of the invention lies in that the coupling ring is mounted on the rigid tube so as to slide along the rigid tube.
  • the sliding of the coupling ring makes it possible to increase the radius of action of the flexible pipe by a distance corresponding to the length on which the coupling ring can slide, without over-dimensioning any element of the device.
  • the coupling ring can translate along the rigid tube over at least 40%, preferably at least 70% of the length of the rigid tube.
  • the coupling ring may for example slide over a distance of at least 3 m, preferably at least 4 m, more preferably at least 5 m.
  • the coupling ring comprises a central opening provided with:
  • the use of balls allows the coupling ring to rotate about the longitudinal axis.
  • the device further comprises a fixed ring, which is fixed adjacent to the second end of the rigid tube and which forms a bearing surface located inside the flexible pipe for the drive system. which is located outside the hose.
  • a fixed ring is particularly advantageous for flexible hoses not reinforced by a spiral or rings, but is advantageous with or without such reinforcement, because it makes it possible to pinch the wall of the flexible hose between the drive system located on the outer side of the hose. the wall of the flexible pipe and the fixed ring located on the inside of said wall.
  • the flexible pipe is reinforced by a spiral coupled to the outer surface of the flexible pipe and giving it a radial rigidity, while allowing to contract the flexible pipe in its contracted configuration and to extend it in its extended configuration by varying the opening step between two successive turns of the spiral.
  • each of the one or more drive bearings comprises a toothed drive pinion coupled to a return surface by a chain comprising pallets having a flexible free end mounted so that permanently, the free ends of a number of pallets are in contact with an outer surface of the flexible pipe.
  • the translation in one direction or the other of these pallets in the direction of rotation of the corresponding drive bearing applies a friction on the outer surface of the flexible pipe which thus allows to control the extension or the retraction thereof.
  • the flexible free surface of the pallets forms a contact surface with the outer surface of the flexible pipe and may have various geometries.
  • said contact surface has a mean width measured in the direction of the longitudinal axis of at least 10 mm, preferably at least 15 mm, still preferably at least 20 mm in order to provide a large contact surface with the outer surface of the a flexible pipe.
  • each of the one or more drive gears are coupled to a return bearing by a belt provided with external protrusions whose translation in one direction or the other in the direction of Rotation of the corresponding drive bearing applies friction on an outer surface of the flexible hose which thus allows control of the extension or retraction thereof.
  • the drive system comprises at least two, preferably at least three or more flexible pallets or external protrusions between two turns of the spiral in the extended configuration of the a flexible pipe
  • the drive system comprises a series of N> 1 drive stages distributed around the perimeter of the flexible pipe.
  • a first drive bearing is connected to a motor adapted to control its rotation about its axis.
  • Said first drive bearing is also connected in series with the N - 1 further drive bearings by rotational joints allowing the transmission of a rotation of the first drive bearing to the N - 1 further drive bearings.
  • the N th drive bearing is itself connected by a rotary joint to the first drive bearing thus forming a closed chain of N drive bearings connected to each other by N rotation joints.
  • the rotation joints may be cardan joints, preferably double cardan joints.
  • Fig.1 is an overview of a flexible hose connecting an air conditioning unit (not shown) to an aircraft via a conduit, (a) attached to a passenger telescopic gangway and (b) ) extending into an underground conduit.
  • Fig.2 shows an extension and retraction device of a prior art flexible pipe with the flexible pipe (a) in its contracted configuration and (b) in a partially extended configuration.
  • Fig. 3 shows another extension and retraction device of a prior art flexible pipe with the flexible pipe (a) in its contracted configuration and (b) in a partially extended configuration.
  • Fig. 4 shows a variant of an extension and retraction device of a flexible hose according to the present invention with the flexible hose (a) in its contracted configuration and (b) in a partially extended configuration.
  • Fig. 5 shows another variant of an extension and retraction device of a flexible hose according to the present invention with the flexible hose (a) in its contracted configuration and (b) in a partially extended configuration.
  • Fig.6 shows flexible pipe drive systems (a) front view of a first variant, (b) front view of a second variant, and (c) side view of a preferred variant.
  • Fig. 7 illustrates different densities of pallets mounted on chains of a drive system suitable for the present invention.
  • Fig. 8 shows different types of profiles of the flexible free end of a pallet suitable for the present invention.
  • Fig.9 compares the range of action of a hose of given length between (a) a device of the prior art and (b) a device according to the present invention.
  • the extension and retraction device of a hose comprises a rigid tube (2) extending along a longitudinal axis from a first end in fluid communication with a conditioned air source (not shown), to a second end that is free.
  • a conditioned air source not shown
  • the minimum length of the rigid tube must be sufficient to contain a substantial fraction of the length of the flexible hose in its contracted configuration.
  • a flexible pipe (1) is fixed by its upstream end to a coupling ring (3), which surrounds the rigid tube forming a sealed coupling between the rigid tube and the flexible pipe.
  • the flexible pipe coats the rigid tube over its length between the coupling ring and its second free end.
  • the flexible hose also has a downstream end, which is free and provided with a coupling element at a fuselage entrance of an aircraft. In general, the free end with its coupling element extends beyond the second free end of the rigid tube, but this is not necessarily the case.
  • the flexible pipe encases the rigid pipe over at least 80%, preferably at least 90%, more preferably at least 95% of the total length of the flexible pipe in its contracted configuration from its upstream end.
  • a rigid tube has a length of at least 2 m, preferably at least 3 m, more preferably at least 5 m. In order to contain the installation costs of the device, it is preferable that the rigid tube has a length of less than 10 m, preferably less than 8 m and still more preferably less than 6 m.
  • a device also comprises a drive system (4) comprising one or more drive bearings (6.1-6.6) distributed around a perimeter of the flexible pipe and located adjacent to the second end of the tube rigid.
  • the rotation of one or more drive bearings makes it possible to control, in a first direction of rotation, the extension and, in a second direction of rotation, the contraction of the flexible hose between,
  • the essence of the invention lies in the coupling ring (3) which is mounted on the rigid tube so as to slide along the rigid tube.
  • the radius of action, Rinv of a flexible pipe length given by the length, L2, of the rigid pipe along which the coupling ring can to move, several meters.
  • Figures 4 & 5 illustrate the movement of the coupling ring along the rigid tube between the contracted configuration (see Figures 4 (a) & 5 (a)) in which the coupling ring is adjacent to the first end of the rigid tube, and during the extension of the flexible pipe (see Figures 4 (b) & 5 (b)) in which the coupling ring is moved along the rigid pipe.
  • the coupling ring comprises a central opening preferably provided with: (a) balls or rollers distributed on a perimeter of said central opening and resting on an outer surface of the rigid tube, allowing the translation of said coupling ring along the rigid tube, and
  • Casters provide a translation of the coupling ring without rotation thereof around the longitudinal axis of the rigid tube. If such rotation should be avoided, the surface of the rigid tube can be provided with guides, such as grooves, extending parallel to the longitudinal axis, in which the rollers would be guided.
  • guides such as grooves, extending parallel to the longitudinal axis, in which the rollers would be guided.
  • the coupling ring does not need to be motorized. Indeed, during the extension of the flexible pipe, the portion (1 C) still contracted is extended by the drive system, thereby applying a stress on the coupling ring attracting it to the second end of the rigid tube. Conversely, upon retraction of the hose, the drive system pushes the hose onto the rigid tube, thereby applying a stress on the coupling ring pushing it from the second end toward the first end.
  • the coupling ring can be motorized, for example by mechanically connecting it to the drive system which is provided with a motor (8).
  • Dynamic seals are well known to those skilled in the art and the specific type of seals used is not essential to the present invention, as long as it allows to ensure a seal also during the movement of the ring along the rigid tube.
  • the coupling ring must be able to translate along the rigid tube over the greatest possible distance in order to proportionally increase the radius of action of the flexible pipe.
  • the coupling ring should be translatable over at least 40%, preferably at least 70%, more preferably at least 90%, and even at least 95% of the length of the rigid tube.
  • the coupling ring can translate over a distance of at least 3 m, preferably at least 4 m, still preferably at least 5 m, the radius of action of the flexible hose is increased by .
  • the flexible pipe is coupled to the coupling ring by means well known to those skilled in the art.
  • the upstream end of the hose may be glued, welded, pinched between two plates, etc., or combinations of these techniques.
  • the manner of coupling the upstream end of the hose to the coupling ring is not essential to the present invention as long as the coupling is tight and sufficiently resistant to the stresses applied thereto during use of the device.
  • a fixed ring (9) is attached adjacent to the second end of the rigid tube.
  • Such a fixed ring which can not translate along the rigid tube, allows, on the one hand, to prevent the coupling ring out of the rigid tube and, on the other hand, to form a bearing surface located inside the flexible hose for the drive system that is located outside the hose.
  • This variant is particularly useful for flexible hoses not comprising reinforcements radially stiffening the flexible tube, such as rings or a spiral.
  • a bearing surface may be useful to improve the efficiency of the energy transfer of the moving drive system of the hose. Indeed, during the extension of the flexible pipe, it is normally not pressurized by the flow of conditioned air and the contact between the surface of the flexible pipe and the drive system can, in some cases, to be insufficient.
  • each of the one or more drive bearings (6.1-6.6) of the drive system comprises a rigidly mounted toothed drive gear.
  • the deflection surface may be a loose gear, toothed or not, or simply a curved surface for sliding the chain and its return to the toothed drive pinion.
  • the chain comprises pallets (14) having a flexible free end (14f) mounted so that at all times the free ends of at least two pallets are permanently in contact with an outer surface of the flexible pipe.
  • the rotation of the chain causes the translation in one direction or the other in the direction of rotation of the pallets in the chain portion adjacent to the flexible pipe between the toothed drive pinion and the return surface.
  • the translation of the paddles rubbing against the outer surface of the flexible pipe causes the extension or retraction thereof.
  • Each pallet has a fixing portion (14s) to the chain and a free end (14f) which is flexible and which comes into temporary contact with the surface of the flexible pipe during the rotation of the chain.
  • the chain attachment portion is obvious to anyone skilled in the art, and the fastening mechanism used does not influence the present invention as long as the fastener is sufficiently strong to withstand the constraints of use of the device. In general it will comprise two orifices corresponding to the orifices of the links of the chain (see Figure 8).
  • the free end (14f) of the pallets must be flexible enough not to damage the surface of the flexible pipe and sufficiently rigid to cause the translation of the flexible hose by friction.
  • the free end is preferably made of an elastomeric material, such as natural or synthetic rubber, thermoplastic elastomer, for example polyurethane, olefin, etc.
  • the shape of the free end is limited only by the need to provide a contact surface with the outer surface of the hose sufficiently large, adherent and not very aggressive to allow the transfer of kinetic energy from the pallets to the flexible pipe without damaging its external surface.
  • Figure 8 shows some examples of pallets having flexible free ends (14f) of different geometries.
  • Figure 8 (a) the free end has a rectangular profile, providing a large contact area with the outer surface of the hose.
  • Figure 8 (b) shows a U-shaped profile that creates more friction with the outer surface of the hose.
  • Figure 8 (c) shows a comb profile with a plurality of flexible blades. The blades are shown in Figure 8 (c) as being straight and parallel to each other, but they may be curved, for example forming a fan. The number of blades is not limited.
  • Figure 8 (d) shows a triangular profile, which allows better penetration between two turns of a reinforcing spiral, when a pipe is under a pallet in its contracted configuration, with the turns of the spiral being substantially in contact with each other.
  • FIG. 8 shows hollow profiles. Depending on the desired flexibility, the material used and the dimensions of the free end, solid profiles can also be used.
  • the flexible free surface of the pallets forms a large contact surface with the external surface of the pipe.
  • said contact surface may have an average width measured in the direction of the longitudinal axis of at least 10 mm, preferably at least 15 mm, more preferably at least 20 mm.
  • the length of the surface in the direction normal to the width may be at least 20 mm, preferably at least 30 mm, more preferably at least 35 mm.
  • the center distance between the toothed drive pinion and the return surface is preferably between 200 and 600 mm; in the case of a reinforcement spiral, the inter-axis is preferably at least equal to the pitch separating two turns of the spiral of the flexible pipe in its extended configuration.
  • each link (or pair of links) includes a pallet.
  • Figures 7 (b) to (d) show further examples of chains comprising a lower density of pallets, with one pallet every two links, every three links, and every four links.
  • the optimal link density depends on a balance between production cost, ideal drive of a flexible pipe and, if there is one, the pitch between turns of a reinforcing spiral.
  • the translation of the protrusions caused by the rotation of the belt in one direction or the other in the direction of rotation of the corresponding drive bearing applies a friction on an outer surface of the flexible pipe which thus allows check the extension or retraction of it.
  • the protrusions of the belt may be flexible or rigid.
  • the bearing or bearings (6.1-6.6) of the drive system comprise a drive gear mounted rigidly on each drive bearing.
  • Each drive gear has a sufficient thickness and directly contacts the outer surface of the hose.
  • the friction of the drive sprockets on the outer surface of the hose transforms the rotation of the drive sprockets in translation of the hose.
  • the flexible pipe is often reinforced by rings or, more often, by a spiral coupled to the outer surface of the flexible pipe and giving it a radial rigidity, while allowing to contract the flexible pipe in its contracted configuration and extend it in its extended configuration by varying the opening pitch between two successive turns of the spiral.
  • the rings or turns of a spiral form as many projections on the outer surface of the hose.
  • the drive system then preferably comprises at least two, preferably at least three, more preferably at least five or even eight or more flexible pallets or external protrusions between two adjacent spiral rings or turns in the extended configuration of the a flexible pipe.
  • the pallets push the pipe by friction with the external surface thereof.
  • one, two, or even three pallets in contact with turns or rings protruding from the hose contribute to the movement of the flexible hose by pushing on the turns or rings.
  • the drive system comprises a series of N> 1 bearings distributed around the perimeter of the flexible pipe.
  • a first bearing (6.1) is connected to a motor (8) able to control the rotation of the first bearing.
  • Said first bearing is connected in series with the N - 1 other bearings (6.2-6 .N) by rotation joints (7.1-7.6) allowing the transmission of a rotation of the first bearing to the N - 1 other bearings.
  • the N th bearing is itself connected by a rotation joint (7.N) to the first bearing (6.1), thus forming a closed chain of N bearings connected together. to others by N rotation joints.
  • the N th bearing is free and is not connected to the first bearing by a rotation joint, thus forming an open chain of N bearings connected to each other by N- 1 rotation joints.
  • the joints are preferably homokinetic. If non-homokinetic seals are used, such as cardan joints, the number N of bearings must be even in order not to cause blocking of the rotation on itself of the chain. In this case, it is preferable that the number, N, of bearings is equal to 4, 6, or 8. If cardan joints are used, especially for low values of N, it is preferable to use cardan joints. double, to reduce by half the angle of each element of a double gimbal relative to the angle between the successive axes of a first and second bearings, Homokinetic joints allow the use of numbers, N, odd levels of bearings. Preferably, N is between 4 and 8.
  • a number N less than 4 requires larger and more difficult step angles.
  • a number N greater than 8 increases the price of the device without particular advantage, and substantially clumps the region around the first end of the rigid tube.
  • Homokinetic rotation joints include, for example, Rzeppa seals, tripod seals or Tracta seals.
  • the present invention makes it possible to increase the radius of action of a flexible pipe of given length by 10 to 15% without modifying the infrastructure of the device, Le., Using the same rigid tube dimensions and flexible hose.
  • Figure 9 (a) is shown a device of the prior art, having a radius of action, Rpa, not reaching a plane (12) parked a few meters away.
  • FIG. 9 (b) showing a device according to the present invention, of the same dimensions as the device of FIG. 9 (a), and thanks to the sliding of the coupling ring along the rigid tube, the radius of action, Rinv, the device can reach the plane (12) parked.
  • the device of the prior art illustrated in Figure 9 (a) can cheaply easily be modified by adding a sliding coupling ring according to the invention to increase the range of the device from 10 to 17% .

Abstract

Un dispositif de stockage et d'extension d'un tuyau flexible pour l'apport d'air conditionné à un aéronef au sol ou à tout autre espace intérieur, ledit dispositif comprenant : - Un tube rigide (2) s'étendant depuis une première extrémité jusqu'à une seconde extrémité libre; - Un tuyau flexible (1) enveloppant au moins partiellement le tube rigide (2) et comprenant une extrémité avale libre et une extrémité amont fixée à une bague de couplage (3) montée sur le tube rigide (2) de sorte à pouvoir coulisser le long de celui-ci; - Un système d'entraînement (4) permettant de contrôler l'extension et la contraction du tuyau flexible (1) entre : - une configuration contractée dans laquelle l'extrémité avale du tuyau flexible (1) est adjacente à la deuxième extrémité du tube rigide (2); et - une configuration étendue dans laquelle l'extrémité avale du tuyau flexible (1) est éloignée de la deuxième extrémité du tube rigide (2).

Description

DISPOSITIF D'EXTENSION ET DE RETRACTION D'UN TUYAU FLEXIBLE D'AIR CONDITIONNE POUR AERONEFS AU SOL
DOMAINE DE L'INVENTION
[0001] L'invention se rapporte à un système de conditionnement d'air pour contrôler la température de l'atmosphère à l'intérieur d'un aéronef, tel qu'un avion de ligne, stationné sur le tarmac d'un aéroport. En particulier, la présente invention concerne un dispositif d'extension et de rétraction d'un tuyau flexible reliant fluidiquement une unité d'air conditionné à l'intérieur d'un aéronef. Le dispositif de la présente invention augmente le rayon d'action d'un tel tuyau flexible tout en diminuant les pertes de charges. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE
[0002] Pour des raisons d'économies de carburant et de réduction des émissions polluantes, les moteurs d'un aéronef, en particulier d'un avion de ligne, sont coupés lorsqu'il est parqué au sol sur le tarmac d'un aéroport. L'air conditionné contrôlant la température et humidité de l'air dans la cabine est donc également coupé. Les avions de lignes sont souvent équipés d'une petite turbine permettant de générer du courant et tournant indépendamment des moteurs, mais de telles turbines sont bruyantes et énergivores et leur utilisation est interdite dans beaucoup d'aéroports, surtout en Europe.
[0003] Avec la haute densité de passagers présents dans la cabine à l'atterrissage, la chaleur générée par les lumières, les nombreuses fenêtres et surtout l'isolation importante du fuselage font que la température à l'intérieur de la cabine d'un avion devient rapidement inconfortable, voire insupportable. Pour cette raison, il est habituel de coupler un tuyau flexible à la cabine d'un avion, qui est relié à une unité d'air conditionné pour souffler de l'air conditionné réfrigéré dans la cabine de l'avion. L'unité d'air conditionné peut être une unité mobile, mais elle est souvent une unité fixe et le tuyau flexible est relié à l'unité d'air conditionné par un conduit souterrain ou par la passerelle télescopique de passagers qui permet de relier la cabine de l'avion directement au terminal d'un aéroport (voir Figure 1 ). L'unité d'air conditionné est alors reliée à un conduit rigide qui, dans le cas d'une passerelle, est télescopique et fixé généralement sous la ladite passerelle. Le conduit s'étend jusqu'à son extrémité distale qui est couplée à un tuyau flexible permettant de connecter fluidiquement l'unité d'air conditionné à l'intérieur de la cabine d'un avion stationné sur le tarmac. Un grand degré de liberté de la position de connexion du tube flexible à un avion est essentielle, car le tube doit pouvoir être connecté à différents modèles d'avions, à différents endroits du fuselage, et à différentes positions de stationnement d'un avion. Pour cette raison, le tube flexible peut avoir une longueur de plusieurs dizaines de mètres, typiquement de l'ordre de 20 à 40 m. Il est clair qu'une fois le conditionnement de l'air de la cabine d'un avion terminé, il est nécessaire de stocker convenablement le tuyau flexible. [0004] Une première solution assez répandue consiste à enrouler le tuyau flexible autour d'un tambour tel que communément utilisé pour les tuyaux d'arrosage. Bien que cette solution soit pratique et simple d'utilisation, elle présente l'inconvénient que le tuyau doit être déroulé de son tambour sur toute sa longueur à chaque utilisation, même si toute la longueur du tuyau n'est pas nécessaire pour le connecter à un avion. En effet, les pertes de charges (= pertes de pression) dans une portion de tuyau enroulée autour du tambour sont considérables et ne permettent pas de souffler de l'air conditionné dans la cabine d'un avion à une pression satisfaisante.
[0005] Une seconde solution existe qui est avantageuse par rapport à la première car elle permet de ne « sortir » que la longueur de tuyau flexible nécessaire à sa connexion à un avion. Telle que représentée à la Figure 1 , elle consiste à l'aide d'un système d'entraînement à rétracter le tuyau flexible à l'intérieur d'un logement (1 1 ) s'étendant sous le sol ou sous la passerelle, pratiquement jusqu'à l'extrémité libre de la passerelle destinée à être couplée à un avion. Le tuyau peut simplement être entassé dans le logement, mais cette solution simple entraîne de sévères pertes de charges si on n'étend pas le tuyau flexible sur toute sa longueur avant de souffler de l'air dans le tuyau. On peut palier à cet inconvénient en renforçant le tuyau flexible par une spirale ou des anneaux couplés à la surface externe du tuyau flexible et lui conférant une rigidité radiale, tout en permettant, tel le soufflet d'un accordéon, de contracter le tuyau flexible dans une configuration contractée et de l'étendre dans une configuration étendue en variant le pas d'ouverture entre deux spires successives de la spirale ou la distance entre deux anneaux. Cette solution n'est que partiellement satisfaisante car, comme illustré à la Figure 2, dans sa configuration contractée, les parois intérieures du tuyau flexible sont très accidentées, entraînant d'importantes pertes de charges pendant son utilisation. On peut alternativement ou additionnellement utiliser un tube rigide contenu dans le tuyau flexible et ayant la longueur nécessaire pour le stockage du tuyau flexible dans sa configuration rétractée. Tel que représenté à la Figure 3, lorsqu'on étend le tuyau flexible sur une partie seulement de sa longueur, le tube rigide est contenu dans la portion (1 C) de tuyau flexible restant dans sa configuration contractée et l'air conditionné s'écoulant dans le tube rigide ne « voit » pas les convolutions de la paroi interne du tuyau flexible dans sa configuration contractée et ne pénètre dans le tuyau flexible que dans sa portion (1 E) qui est étendue, avec des parois internes beaucoup plus lisses. Un exemple d'une telle configuration est décrit dans US2004209565.
[0006] La longueur du tube rigide dépend de la longueur nécessaire à stocker le tuyau flexible dans sa configuration rétractée. Le degré de contraction d'un tube flexible spiralé tel que décrit supra, défini comme le rapport LC / LE, entre la longueur, LC, du tuyau flexible dans sa configuration contractée et sa longueur, LE, dans sa configuration étendue, est typiquement de l'ordre de 1 / 10 à 1 / 6. Pour un tuyau flexible de longueur, LE, de 30 m, cela signifie que la longueur du tube rigide nécessaire à stocker le tuyau flexible dans sa configuration rétractée peut être de l'ordre de 3 à 5 m. Comme les aéroports et les compagnies aériennes demandent de plus en plus de flexibilité dans le stationnement des avions et donc dans la fourniture de services tels que l'apport d'air conditionné, la longueur des tuyaux flexibles doit augmenter et, en conséquence, aussi la longueur des tubes rigides, ce qui a un impact considérable sur le prix d'installation ou d'adaptation de systèmes existants. [0007] La présente invention propose une solution permettant d'augmenter le rayon d'action d'un tuyau flexible sans allonger ni la longueur du tube rigide, ni celle du tuyau flexible, et donc de réduire considérablement le coût d'installation d'un nouveau dispositif ou d'adaptation d'un dispositif existant.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION [0008] L'invention est telle que définie dans la revendication principale et des variantes préférées sont définies dans les revendications dépendantes. La présente invention comporte notamment un dispositif de stockage et d'extension d'un tuyau flexible pour l'apport d'air conditionné à un aéronef au sol ou à tout autre espace intérieur, ledit dispositif comprenant :
(a) Un tube rigide s'étendant le long d'un axe longitudinal depuis une première extrémité en communication fluidique avec une source d'air conditionné, jusqu'à une seconde extrémité qui est libre,
(b) Un tuyau flexible comprenant une extrémité avale qui est libre et une extrémité amont qui est fixée à une bague de couplage qui entoure le tube rigide en formant un couplage étanche entre le tube rigide et le tuyau flexible, une portion du tuyau flexible enveloppant le tube rigide depuis la bague de couplage jusqu'à la seconde extrémité du tube rigide ;
(c) Un système d'entraînement comprenant un ou plusieurs paliers d'entraînement distribués autour d'un périmètre du tuyau flexible et situés adjacents à la seconde extrémité du tube rigide, la rotation du ou des paliers d'entraînement permettant de contrôler, dans un premier sens de rotation, l'extension et, dans un second sens de rotation, la contraction du tuyau flexible entre,
0) une configuration contractée dans laquelle l'extrémité avale du tuyau flexible est adjacente à la deuxième extrémité du tube rigide, et
(ii) une configuration étendue dans laquelle l'extrémité avale du
flexible est éloignée de la deuxième extrémité du tube rigide.
[0009] Le cœur de l'invention réside en ce que la bague de couplage est montée sur le tube rigide de sorte à pouvoir coulisser le long du tube rigide. Le coulissement de la bague de couplage permet d'augmenter le rayon d'action du tuyau flexible d'une distance correspondant à la longueur sur laquelle la bague de couplage peut coulisser, sans sur-dimensionner aucun élément du dispositif. Par exemple, la bague de couplage peut se translater le long du tube rigide sur au moins 40%, de préférence au moins 70% de la longueur du tube rigide. En particulier, la bague de couplage peut par exemple coulisser sur une distance d'au moins 3 m, de préférence au moins 4 m, encore de préférence au moins 5 m.
[0010] Dans une configuration préférée, la bague de couplage comprend une ouverture centrale munie :
(a) de billes ou de roulettes distribuées sur un périmètre de ladite ouverture centrale et reposant sur une surface externe du tube rigide, permettant la translation de ladite bague de couplage le long du tube rigide, et
(b) d'un joint d'étanchéité dynamique permettant d'assurer l'étanchéité entre l'ouverture centrale et le tube rigide même lors de la translation de la bague de couplage le long du tube rigide.
[0011] Par exemple, l'utilisation de billes permet à la bague de couplage de tourner autour de l'axe longitudinal.
[0012] Dans une variante préférée, le dispositif comprend de plus une bague fixe, qui est fixée adjacente à la deuxième extrémité du tube rigide et qui forme une surface d'appui située à l'intérieur du tuyau flexible pour le système d'entraînement qui est situé à l'extérieur du tuyau flexible. Une telle bague est particulièrement intéressante pour des tuyaux flexibles non renforcés par une spirale ou des anneaux, mais est avantageuse avec ou sans un tel renfort, car elle permet de pincer la paroi du tuyau flexible entre le système d'entraînement situé du côté extérieur de la paroi du tuyau flexible et la bague fixe située du côté intérieur de ladite paroi. En effet, souvent le tuyau flexible est renforcé par une spirale couplée à la surface externe du tuyau flexible et lui conférant une rigidité radiale, tout en permettant de contracter le tuyau flexible dans sa configuration contractée et de l'étendre dans sa configuration étendue en variant le pas d'ouverture entre deux spires successives de la spirale.
[0013] Dans une variante préférée de l'invention, chacun du ou des plusieurs paliers d'entraînement comprennent un pignon d'entraînement denté couplé à une surface de renvoi par une chaîne comprenant des palettes ayant une extrémité libre flexible montées de sorte qu'en permanence, les extrémités libres d'un nombre de palettes soient en contact avec une surface externe du tuyau flexible. La translation dans un sens ou dans l'autre de ces palettes selon le sens de rotation du palier d'entraînement correspondant applique un frottement sur la surface externe du tuyau flexible qui permet ainsi de contrôler l'extension ou la rétraction de celui-ci. La surface libre flexible des palettes forme une surface de contact avec la surface externe du tuyau flexible et peut avoir diverses géométries. Il est préférable que ladite surface de contact ait une largeur moyenne mesurée dans la direction de l'axe longitudinal d'au moins 10 mm, de préférence d'au moins 15 mm, encore de préférence d'au moins 20 mm afin d'offrir une surface de contact importante avec la surface externe du tuyau flexible.
[0014] Dans une variante alternative de la présente invention, chacun du ou des plusieurs pignons d'entraînement sont couplés à un palier de renvoi par une courroie munie de protrusions externes dont la translation dans un sens ou dans l'autre selon le sens de rotation du palier d'entraînement correspondant applique un frottement sur une surface externe du tuyau flexible qui permet ainsi de contrôler l'extension ou la rétraction de celui-ci. Dans le cas de tuyaux flexibles renforcés d'une spirale, il est préférable que le système d'entraînement comprenne au moins deux, de préférence au moins trois ou plus palettes flexibles ou protrusions externes comprises entre deux spires de la spirale dans la configuration étendue du tuyau flexible
[0015] Afin de contrôler au mieux l'extension et rétraction du tuyau flexible, il est préférable que le système d'entraînement comprenne une série de N > 1 paliers d'entraînement distribués autour du périmètre du tuyau flexible. Dans cette variante, un premier palier d'entraînement est relié à un moteur apte à contrôler sa rotation autour de son axe. Ledit premier palier d'entraînement est également relié en série aux N - 1 autres paliers d'entraînement par des joints de rotation permettant la transmission d'une rotation du premier palier d'entraînement aux N - 1 autres paliers d'entraînement. Le Nème palier d'entraînement est lui-même relié par un joint de rotation au premier palier, d'entraînement formant ainsi une chaîne fermée de N paliers d'entraînement reliés les uns aux autres par N joints de rotation.
[0016] Les joints de rotation peuvent être des joints de cardan, de préférence des joints de cardans doubles. Comme les joints de cardan sont des joints non-homocinétiques, leur utilisation impose un nombre N paire de paliers d'entraînement. Par exemple, N = 4, 6 ou 8 paliers d'entraînement. Si des joints de rotation homocinétiques sont utilisés, le nombre, N, de palier d'entraînement peut être pair ou impair et de préférence compris entre 4 et 8, de préférence entre 4 et 6. Des exemples de joints de rotation homocinétiques comprennent des joints Rzeppa, des joints tripodes ou des joints Tracta, tous bien connus de l'homme du métier.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0017] Ces aspects ainsi que d'autres aspects de l'invention seront clarifiés dans la description détaillée de modes de réalisation particuliers de l'invention, référence étant faite aux dessins des figures, dans lesquelles :
Fig.1 est une vue d'ensemble d'un tuyau flexible reliant une unité d'air conditionné (non illustrée) à un avion par l'intermédiaire d'un conduit, (a) fixé à une passerelle télescopique pour passagers et (b) s'étendant dans un conduit souterrain. Fig.2 représente un dispositif d'extension et de rétraction d'un tuyau flexible de l'art antérieur avec le tuyau flexible (a) dans sa configuration contractée et (b) dans une configuration partiellement étendue.
Fig.3 représente un autre dispositif d'extension et de rétraction d'un tuyau flexible de l'art antérieur avec le tuyau flexible (a) dans sa configuration contractée et (b) dans une configuration partiellement étendue.
.Fig.4 représente une variante d'un dispositif d'extension et de rétraction d'un tuyau flexible selon la présente invention avec le tuyau flexible (a) dans sa configuration contractée et (b) dans une configuration partiellement étendue. Fig.5 représente une autre variante d'un dispositif d'extension et de rétraction d'un tuyau flexible selon la présente invention avec le tuyau flexible (a) dans sa configuration contractée et (b) dans une configuration partiellement étendue.
Fig.6 représente des systèmes d'entraînement du tuyau flexible (a) vue de face d'une première variante, (b) vue de face d'une seconde variante, et (c) vue de profil d'une variante préférée. Fig.7 illustre différentes densités de palettes montées sur des chaînes d'un système d'entraînement adéquat pour la présente invention.
Fig.8 montre différents types de profils de l'extrémité libre flexible d'une palette adéquate pour la présente invention.
Fig.9 compare le rayon d'action d'un tuyau flexible de longueur donnée entre (a) un dispositif de l'art antérieur et (b) un dispositif selon la présente invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
[0018] Tel que représenté à la Figure 1 , le dispositif d'extension et de rétraction d'un tuyau flexible selon la présente invention comprend un tube rigide (2) s'étendant le long d'un axe longitudinal depuis une première extrémité en communication fluidique avec une source d'air conditionné (non illustrée), jusqu'à une seconde extrémité qui est libre. Comme discuté supra, la longueur minimale du tube rigide doit être suffisante pour contenir une fraction substantielle de la longueur du tuyau flexible dans sa configuration contractée.
[0019] Un tuyau flexible (1 ) est fixé par son extrémité amont à une bague de couplage (3), laquelle entoure le tube rigide en formant un couplage étanche entre le tube rigide et le tuyau flexible. Le tuyau flexible enrobe le tube rigide sur sa longueur comprise entre la bague de couplage et sa seconde extrémité libre. Le tuyau flexible a aussi une extrémité avale, qui est libre et munie d'un élément de couplage à une entrée de fuselage d'un avion. En général, l'extrémité libre avec son élément de couplage s'étend au-delà de la seconde extrémité libre du tube rigide, mais cela n'est pas nécessairement le cas. De préférence, le tuyau flexible enrobe le tube rigide sur au moins 80%, de préférence au moins 90%, encore de préférence au moins 95% de la longueur totale du tuyau flexible dans sa configuration contractée à partir de son extrémité amont. En pratique et dépendant fortement de la taille du dispositif, un tube rigide a une longueur d'au moins 2 m, de préférence d'au moins 3 m, encore de préférence d'au moins 5 m. Afin de contenir les coûts d'installation du dispositif, il est préférable que le tube rigide ait une longueur inférieure à 10 m, de préférence inférieure à 8 m et encore de préférence, inférieure à 6 m.
[0020] Un dispositif selon la présente invention comprend également un système d'entraînement (4) comprenant un ou plusieurs paliers d'entraînement (6.1-6.6) distribués autour d'un périmètre du tuyau flexible et situés adjacents à la seconde extrémité du tube rigide. La rotation du ou des paliers d'entraînement permet de contrôler, dans un premier sens de rotation, l'extension et, dans un second sens de rotation, la contraction du tuyau flexible entre,
(i) une configuration contractée (1 C) dans laquelle l'extrémité avale du tuyau flexible est adjacente à la deuxième extrémité du tube rigide (cf. Figure 4(a)&5(a)), et (ii) une configuration étendue (1 E) dans laquelle l'extrémité avale du tuyau flexible est éloignée de la deuxième extrémité du tube rigide et peut être couplée à un avion stationné dans le rayon d'action du tuyau flexible (cf. Figure 4(b)&5(b) illustrant une configuration partiellement étendue),
[0021] L'essence de l'invention réside dans la bague de couplage (3) qui est montée sur le tube rigide de sorte à pouvoir coulisser le long du tube rigide. De cette manière, comme illustré à la Figure 9(b), on augmente le rayon d'action, Rinv, d'un tuyau flexible de longueur donnée par la longueur, L2, du tube rigide le long de laquelle la bague de couplage peut se déplacer, soit de plusieurs mètres. En prenant un degré de contraction du tuyau flexible de l'ordre de 1 /10 à 1 / 6, on peut donc augmenter le rayon d'action d'un tuyau flexible jusqu'à 10 à 17%. Cet allongement du rayon d'action du tuyau flexible est ainsi obtenu sans devoir augmenter la longueur ni du tube rigide, ni du tuyau flexible. De plus, un dispositif existant peut être facilement adapté en utilisant une bague de couplage coulissante et ainsi gagner de précieux mètres de rayon d'action sans modifier la construction du dispositif existant. Les Figures 4&5 illustrent le mouvement de la bague de couplage le long du tube rigide entre la configuration contractée (cf. Figures 4(a)&5(a)) dans laquelle la bague de couplage se trouve adjacente à la première extrémité du tube rigide, et pendant l'extension du tuyau flexible (cf. Figures 4(b)&5(b)) dans laquelle la bague de couplage se la déplace le long du tube rigide.
[0022] La bague de couplage comprend une ouverture centrale munie de préférence: (a) de billes ou de roulettes distribuées sur un périmètre de ladite ouverture centrale et reposant sur une surface externe du tube rigide, permettant la translation de ladite bague de couplage le long du tube rigide, et
(b) d'un joint d'étanchéité dynamique permettant d'assurer l'étanchéité entre l'ouverture centrale et le tube rigide même lors de la translation de la bague de couplage le long du tube rigide..
[0023] Des roulettes permettent d'assurer une translation de la bague de couplage sans rotation de celle-ci autour de l'axe longitudinale du tube rigide. Si une telle rotation devait être évitée, on peut munir la surface du tube rigide de guides, telles que des rainures, s'étendant parallèles à l'axe longitudinal, dans lesquelles les roulettes seraient guidées. Dans la pratique, sauf contraintes particulières et en faisant attention d'éviter toute torsion excessive du tuyau flexible, il a été constaté qu'il peut être préférable de permettre à la bague de couplage d'entrer en rotation autour de l'axe longitudinal du tube rigide. En effet, sans rotation, c'est toujours la même portion de tuyau flexible qui entre en contact avec et frotte le sol du tarmac. On observe donc une usure plus rapide sur ces portions que sur les portions opposées du tuyau flexible qui n'entrent jamais en contact avec le sol. En permettant la rotation de la bague de couplage, on permet au tuyau flexible de toucher le sol sur l'ensemble de son périmètre et d'ainsi répartir l'usure du tuyau sur une plus grande surface. On peut ainsi prolonger la vie de service d'un tuyau flexible.
[0024] La bague de couplage ne nécessite pas d'être motorisée. En effet, lors de l'extension du tuyau flexible, la portion (1 C) encore contractée est étendue par le système d'entraînement, appliquant ainsi une contrainte sur la bague de couplage l'attirant vers la seconde extrémité du tube rigide. A l'inverse, lors de la rétraction du tuyau flexible, le système d'entraînement pousse le tuyau flexible sur le tube rigide, appliquant ainsi une contrainte sur la bague de couplage la repoussant de la seconde extrémité en direction de la première extrémité. Cependant, si nécessaire, la bague de couplage peut être motorisée, par exemple en la reliant mécaniquement au système d'entraînement qui est muni d'un moteur (8).
[0025] Les joints d'étanchéité dynamiques sont bien connus de l'homme du métier et le type spécifique de joints utilisé n'est pas essentiel à la présente invention, tant qu'il permet d'assurer une étanchéité aussi pendant le mouvement de la bague le long du tube rigide. On peut citer comme exemple,
• des joints toriques, dont la pression de contact au montage réalise l'étanchéité joint- surface ;
• des joints à quatre lobes qui est un joint de section « carrée » comportant deux lèvres actives sur chaque pièce ; l'élasticité de ces dernières assure l'étanchéité au repos ; des joints à lèvre L ou T, dont la lèvre, grâce à son élasticité, se trouve en contact avec la surface ; des joints avec manchettes et ressort, qui comprennent un ressort facilitant le contact joint-surface et améliorant l'efficacité du joint dans le temps ; · des joints racleurs ;
• des segments, tels qu'utilisés dans les pistons.
[0026] La bague de couplage doit pouvoir se translater le long du tube rigide sur la plus grande distance possible afin d'augmenter proportionnellement le rayon d'action du tuyau flexible. De préférence la bague de couplage doit pouvoir se translater sur au moins 40%, de préférence au moins 70%, encore de préférence au moins 90%, et même au moins 95% de la longueur du tube rigide. En pratique, si la bague de couplage peut se translater sur une distance d'au moins 3 m, de préférence au moins 4 m, encore de préférence au moins 5 m, le rayon d'action du tuyau flexible en est augmenté d'autant.
[0027] Le tuyau flexible est couplé à la bague de couplage par des moyens bien connus de l'homme du métier. Par exemple l'extrémité amont du tuyau flexible peut être collée, soudée, pincée entre deux plaques, etc., ou des combinaisons de ces techniques. La manière de coupler l'extrémité amont du tuyau flexible à l'anneau de couplage n'est pas essentielle à la présente invention, tant que le couplage est étanche et suffisamment résistant aux contraintes qui y sont appliquées pendant l'utilisation du dispositif. [0028] Dans une variante préférée de la présente invention illustrée à la Figure 5, une bague fixe (9) est fixée adjacente à la deuxième extrémité du tube rigide. Une telle bague fixe, qui ne peut se translater le long du tube rigide, permet, d'une part, d'empêcher la bague de couplage de sortir du tube rigide et, d'autre part, de former une surface d'appui située à l'intérieur du tuyau flexible pour le système d'entraînement qui est situé à l'extérieur du tuyau flexible. Cette variante est particulièrement utile pour des tuyaux flexibles ne comprenant pas de renforts rigidifiant radialement le tube flexible, tels que des anneaux ou une spirale. Une surface d'appui peut être utile pour améliorer l'efficacité du transfert d'énergie du système d'entraînement en mouvement du tuyau flexible. En effet, lors de l'extension du tuyau flexible, celui-ci n'est normalement pas pressurisé par l'écoulement d'air conditionné et le contact entre la surface du tuyau flexible et le système d'entraînement peut, dans certains cas, être insuffisant.
[0029] Dans beaucoup de dispositifs de conditionnement d'air— mais pas dans tous— le tuyau flexible est renforcé par des anneaux ou par une spirale couplée à la surface externe du tuyau flexible et lui conférant une rigidité radiale, tout en permettant de contracter le tuyau flexible dans sa configuration contractée et de l'étendre dans sa configuration étendue en variant le pas entre anneaux ou le pas d'ouverture entre deux spires successives de la spirale. Une telle spirale offre de nombreux avantages, en assurant en permanence une certaine ouverture de l'orifice du tuyau sur sa longueur et en limitant la torsion du tuyau flexible ce qui permet d'éviter, par exemple, des zones de pincement du tuyau flexible où l'air ne peut plus circuler. [0030] Dans un mode de réalisation préféré de la présente invention illustré à la Figure 6(c), chacun du ou des plusieurs paliers d'entraînement (6.1-6.6) du système d'entraînement comprennent un pignon d'entraînement denté monté rigidement sur chaque palier d'entraînement et couplé à une surface de renvoi par une chaîne (13). La surface de renvoi peut être un pignon libre, denté ou pas, ou simplement une surface courbe permettant le glissement de la chaîne et son retour vers le pignon d'entraînement denté. La chaîne comprend des palettes (14) ayant une extrémité libre (14f) flexible montées de sorte qu'en permanence, les extrémités libres d'au moins deux palettes soient en permanence en contact avec une surface externe du tuyau flexible. La rotation de la chaîne entraîne la translation dans un sens ou dans l'autre selon le sens de rotation des palettes se trouvant dans la portion de chaîne adjacente au tuyau flexible comprise entre le pignon d'entraînement denté et la surface de renvoi. La translation des palettes frottant contre la surface externe du tuyau flexible entraîne l'extension ou la rétraction de celui-ci.
[0031] Chaque palette a une portion de fixation (14s) à la chaîne et une extrémité libre (14f) qui est flexible et qui entre en contact temporairement avec la surface du tuyau flexible lors de la rotation de la chaîne. La portion de fixation à la chaîne est évidente pour tout homme du métier, et le mécanisme de fixation utilisé n'influence pas la présente invention, tant que la fixation est suffisamment résistante pour supporter les contraintes d'utilisation du dispositif. En général elle comprendra deux orifices correspondant aux orifices des maillons de la chaîne (cf. Figure 8).
[0032] L'extrémité libre (14f) des palettes doit être suffisamment flexible pour ne pas abîmer la surface du tuyau flexible et suffisamment rigide pour provoquer la translation du tuyau flexible par frottement. L'extrémité libre est de préférence réalisée en un matériau élastomère, tel que caoutchouc naturel ou synthétique, élastomère thermoplastique, par exemple de polyuréthane, oléfine, etc. La forme de l'extrémité libre n'est limitée que par la nécessité d'offrir une surface de contact avec la surface externe du tuyau flexible suffisamment grande, adhérente et peu agressive afin de permettre le transfert d'énergie cinétique des palettes au tuyau flexible sans abîmer sa surface externe. La Figure 8 montre quelques exemples de palettes ayant des extrémités libres (14f) flexibles de différentes géométries. A la Figure 8(a), l'extrémité libre a un profil rectangulaire, offrant une grande surface de contact avec la surface externe du tuyau flexible. La Figure 8(b) montre un profil en U qui permet de créer plus de friction avec la surface externe du tuyau flexible. La Figure 8(c) montre un profil en peigne avec plusieurs lames flexibles. Les lames sont représentées à la Figure 8(c) comme étant droites et parallèles les unes aux autres, mais elles peuvent être courbées, par exemple formant un éventail. Le nombre de lames n'est pas limité. La Figure 8(d) montre un profil triangulaire, qui permet une meilleure pénétration entre deux spires d'une spirale de renfort, lorsqu'un tuyau se présente sous une palette dans sa configuration contractée, avec les spires de la spirale étant pratiquement en contact les unes avec les autres. D'autres profils sont possibles tels qu'un profil trapézoïdal avec la petite base ou, alternativement, la grande base en contact avec la surface externe du tuyau flexible. La Figure 8 montre des profils creux. Selon la flexibilité désirée, le matériau utilisé et les dimensions de l'extrémité libre, des profils pleins peuvent aussi être utilisés.
[0033] Afin de permettre l'extension ou la rétraction du tuyau flexible par frottement des palettes sans abîmer la surface externe du tuyau flexible, il est préférable que la surface libre flexible des palettes forme une surface de contact importante avec la surface externe du tuyau flexible. Par exemple, pour des profils du type illustrés à la Figure 8(a) ou (b), ladite surface de contact peut avoir une largeur moyenne mesurée dans la direction de l'axe longitudinal d'au moins 10 mm, de préférence d'au moins 15 mm, encore de préférence d'au moins 20 mm. La longueur de la surface dans la direction normale à la largeur peut être d'au moins 20 mm, de préférence d'au moins 30 mm, encore de préférence d'u moins 35 mm. L'entre-axe entre le pignon d'entraînement denté et la surface de retour est de préférence compris entre 200 et 600 mm ; dans le cas d'une spirale de renfort, l'entre-axe est de préférence au moins égal au pas séparant deux spires de la spirale du tuyau flexible dans sa configuration étendue.
[0034] Les palettes sont montées sur la chaîne de préférence à des intervalles, d, de 1 à 60 mm, de préférence de 2 à 10 mm de distance séparant une palette de l'autre (et. Figure 7). En pratique, on contrôle la densité de palettes selon le nombre de maillons sur lesquels sont montés des palettes. La Figure 7 illustre différents exemples. A la Figure 7(a) chaque maillon (ou paire de maillons) comprend une palette. Les Figures 7(b) à (d) montrent d'autres exemples de chaînes comprenant une densité inférieure de palettes, avec une palette tous les deux maillons, tous les trois maillons, et tous les quatre maillons. La densité de maillons optimale dépend d'un équilibre entre coût de production, entraînement idéal d'un tuyau flexible et, s'il y en a une, du pas entre spires d'une spirale de renfort. Il est préférable qu'au moins 5, de préférence au moins 8, encore de préférence au moins 10, encore de préférence au moins 12 et même au moins 15 palettes et plus soient en permanence en contact avec la surface externe du tuyau flexible afin d'optimiser le transfert de mouvement au tuyau flexible. [0035] Dans une variante alternative, chacun du ou des plusieurs pignons d'entraînement sont couplés à une surface de renvoi par une courroie crantée ou pas, sur une ou deux faces, et munie de protrusions au moins à l'extérieur (= face de la courroie en contact avec le tuyau flexible). Comme pour la variante précédente, la translation des protrusions provoquée par la rotation de la courroie dans un sens ou dans l'autre selon le sens de rotation du palier d'entraînement correspondant applique un frottement sur une surface externe du tuyau flexible qui permet ainsi de contrôler l'extension ou la rétraction de celui-ci. Les protrusions de la courroie peuvent être flexibles ou rigides. [0036] Dans des dispositifs de plus petites dimensions, le ou les paliers (6.1-6.6) du système d'entraînement comprennent un pignon d'entraînement monté rigidement sur chaque palier d'entraînement. Chaque pignon d'entraînement à une épaisseur suffisante et entre en contact directement la surface externe du tuyau flexible. Telle les roues d'une voiture, le frottement des pignons d'entraînement sur la surface externe du tuyau flexible transforme la rotation des pignons d'entraînement en translation du tuyau flexible.
[0037] Comme décrit plus haut, le tuyau flexible est souvent renforcé par des anneaux ou, plus souvent, par une spirale couplée à la surface externe du tuyau flexible et lui conférant une rigidité radiale, tout en permettant de contracter le tuyau flexible dans sa configuration contractée et de l'étendre dans sa configuration étendue en variant le pas d'ouverture entre deux spires successives de la spirale. Les anneaux ou les spires d'une spirale forment autant de saillies à la surface externe du tuyau flexible. Le système d'entraînement comprend alors de préférence au moins deux, de préférence au moins trois, encore de préférence au moins cinq ou même huit ou plus palettes flexibles ou protrusions externes comprises entre deux anneaux ou spires de la spirale adjacents dans la configuration étendue du tuyau flexible. En pratique, les palettes poussent le tuyau par frottement avec la surface externe de celui-ci. De plus, les une, deux, voire trois palettes en contact avec des spires ou anneaux en saillie du tuyau flexible, contribuent au mouvement du tuyau flexible en poussant sur les spires ou anneaux.
[0038] Dans un mode de réalisation préféré, le système d'entraînement comprend une série de N > 1 paliers distribués autour du périmètre du tuyau flexible. Un premier palier (6.1 ) est relié à un moteur (8) apte à contrôler la rotation du premier palier. Ledit premier palier est relié en série aux N - 1 autres paliers (6.2-6. N) par des joints de rotation (7.1-7.6) permettant la transmission d'une rotation du premier palier aux N - 1 autres paliers. Dans une première variante illustrée à la Figure 6(a), le Nème palier est lui-même relié par un joint de rotation (7.N) au premier palier (6.1 ), formant ainsi une chaîne fermée de N paliers reliés les uns aux autres par N joints de rotation. Dans une seconde variante illustrée à la Figure 6(b), le Nème palier est libre et n'est pas relié au premier palier par un joint de rotation, formant ainsi une chaîne ouverte de N paliers reliés les uns aux autres par N-1 joints de rotation.
[0039] Dans la première variante comprenant N paliers reliés les uns aux autres par N joints formant une chaîne fermée, les joints sont de préférence homocinétiques. Si des joints non- homocinétiques sont utilisés, tels que des joints cardans, le nombre N de paliers doit être pair afin de ne pas provoquer de blocage de la rotation sur elle-même de la chaîne. Dans ce cas, il est préférable que le nombre, N, de paliers soit égal à 4, 6, ou 8. Si des joints cardans sont utilisés, surtout pour des valeurs faibles de N, il est préférable d'utiliser des joints de cardans doubles, permettant de réduire de moitié l'angle de chaque élément d'un cardan double par rapport à l'angle entre les axes successifs d'un premier et second paliers, [0040] Les joints homocinétiques permettent d'utiliser des nombres, N, impaires de paliers. De préférence, N est compris entre 4 et 8. Un nombre N inférieur à 4 requiert des angles entre paliers plus importants et difficiles à gérer. Un nombre N supérieur à 8 augmente le prix du dispositif sans avantage particulier, et encombre substantiellement la région autour de la première extrémité du tube rigide. Des joints de rotation homocinétiques incluent par exemple les joints Rzeppa, les joints tripodes ou les joints Tracta.
[0041] Comme illustré à la Figure 9, la présente invention permet d'augmenter de 10 à 15% le rayon d'action d'un tuyau flexible de longueur donnée sans modifier l'infrastructure du dispositif, Le., en utilisant les mêmes dimensions de tube rigide et tuyau flexible. Dans la Figure 9(a) est représenté un dispositif de l'art antérieur, ayant un rayon d'action, Rpa, ne permettant pas d'atteindre un avion (12) stationné à quelques mètres de là. Dans la Figure 9(b) représentant un dispositif selon la présente invention, de mêmes dimensions que le dispositif de la Figure 9(a), et grâce au coulissement de la bague de couplage le long du tube rigide, le rayon d'action, Rinv, du dispositif permet d'atteindre l'avion (12) stationné. Le dispositif de l'art antérieur illustré à la Figure 9(a) peut à moindre coût facilement être modifié en ajoutant une bague de couplage coulissante selon l'invention pour permettre d'augmenter le rayon d'action du dispositif de 10 à 17%.
REF CARACTERISTIQUE
1 Tuyau flexible
1 C Configuration contractée du tuyau flexible
1 E Configuration étendue du tuyau flexible
2 Tube rigide
3 Bague de couplage coulissante
4 Système d'entraînement
6.1-6.6 Paliers
7.1-7.6 Joints de rotation
8 Moteur
9 Bague fixe
1 1 Logement tubulaire
12 Avion
13 Chaîne d'entraînement
14 Palette
14f Extrémité libre flexible de la palette
14s Extrémité de fixation de la palette

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de stockage et d'extension d'un tuyau flexible pour l'apport d'air conditionné à un aéronef (12) au sol ou à tout autre espace intérieur, ledit dispositif comprenant :
(a) Un tube rigide (2) s'étendant le long d'un axe longitudinal depuis une première extrémité apte à être en communication fluidique avec une source d'air conditionné, jusqu'à une seconde extrémité qui est libre,
(b) Un tuyau flexible (1 ) comprenant une extrémité avale qui est libre et une extrémité amont qui est fixée à une bague de couplage (3) qui entoure le tube rigide en formant un couplage étanche entre le tube rigide et le tuyau flexible, une portion du tuyau flexible enveloppant le tube rigide depuis la bague de couplage jusqu'à la seconde extrémité du tube rigide ;
(c) Un système d'entraînement (4) comprenant un ou plusieurs paliers d'entraînement (6.1-6.6) distribués autour d'un périmètre du tuyau flexible et situés adjacents à la seconde extrémité du tube rigide, la rotation du ou des paliers d'entraînement permettant de contrôler, dans un premier sens de rotation, l'extension et, dans un second sens de rotation, la contraction du tuyau flexible entre,
(i) une configuration contractée (1 C) dans laquelle l'extrémité avale du tuyau flexible est adjacente à la deuxième extrémité du tube rigide, et (ii) une configuration étendue (1 E) dans laquelle l'extrémité avale du tuyau flexible est éloignée de la deuxième extrémité du tube rigide,
Caractérisé en ce que, la bague de couplage est montée sur le tube rigide de sorte à pouvoir coulisser le long du tube rigide.
2. Dispositif selon la revendication 1 , comprenant une bague fixe (9), qui est fixée adjacente à la deuxième extrémité du tube rigide et qui forme une surface d'appui située à l'intérieur du tuyau flexible pour le système d'entraînement qui est situé à l'extérieur du tuyau flexible.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la bague de couplage comprend une ouverture centrale munie :
(a) de billes ou de roulettes distribuées sur un périmètre de ladite ouverture centrale et reposant sur une surface externe du tube rigide, permettant la translation de ladite bague de couplage le long du tube rigide, et (b) d'un joint d'étanchéité dynamique permettant d'assurer l'étanchéité entre l'ouverture centrale et le tube rigide même lors de la translation de la bague de couplage le long du tube rigide.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la bague de couplage peut se translater le long du tube rigide sur au moins 40%, de préférence au moins
70% de la longueur du tube rigide, et de préférence sur une distance d'au moins 3 m, de préférence au moins 4 m, encore de préférence au moins 5 m.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la bague de couplage peut tourner autour de l'axe longitudinal.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel chacun du ou des plusieurs paliers d'entraînement comprennent un pignon d'entraînement denté couplé à une surface de renvoi par une chaîne (13) comprenant des palettes (14) ayant une extrémité libre (14f) flexible montées de sorte qu'en permanence, les extrémités libres d'un nombre de palettes soient en contact avec une surface externe du tuyau flexible, et dont la translation dans un sens ou dans l'autre selon le sens de rotation du palier d'entraînement correspondant applique un frottement sur la surface externe du tuyau flexible qui permet ainsi de contrôler l'extension ou la rétraction de celui-ci.
7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel la surface libre flexible des palettes forme une surface de contact avec la surface externe du tuyau flexible, ladite surface de contact ayant une largeur moyenne mesurée dans la direction de l'axe longitudinal d'au moins 10 mm, de préférence d'au moins 15 mm, encore de préférence d'au moins 20 mm.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel chacun du ou des plusieurs pignons d'entraînement sont couplés à un palier de renvoi par une courroie munie de protrusions externes dont la translation dans un sens ou dans l'autre selon le sens de rotation du palier d'entraînement correspondant applique un frottement sur une surface externe du tuyau flexible qui permet ainsi de contrôler l'extension ou la rétraction de celui-ci.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel le tuyau flexible est renforcé par une spirale couplée à la surface externe du tuyau flexible et lui conférant une rigidité radiale, tout en permettant de contracter le tuyau flexible dans sa configuration contractée et de l'étendre dans sa configuration étendue en variant le pas d'ouverture entre deux spires successives de la spirale, et dans lequel le système d'entraînement comprend au moins deux, de préférence au moins trois ou plus palettes flexibles ou protrusions externes comprises entre deux spires de la spirale dans la configuration étendue du tuyau flexible.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système d'entraînement comprend une série de N > 1 paliers d'entraînement (6.1-6.6) distribués autour du périmètre du tuyau flexible, un premier palier d'entraînement (6.1 ) étant relié à un moteur (8) apte à contrôler sa rotation autour de son axe, ledit premier palier d'entraînement étant relié en série aux N - 1 autres paliers d'entraînement par des joints de rotation (7.1-7.6) permettant la transmission d'une rotation du premier palier d'entraînement aux N - 1 autres paliers d'entraînement, le Nème palier d'entraînement (6.6) étant lui-même relié par un joint de rotation (7.6) au premier palier, d'entraînement formant ainsi une chaîne fermée de N paliers d'entraînement reliés les uns aux autres par des joints de rotation.
1 1. Dispositif selon la revendication 9, comprenant N = 4, 6 ou 8 paliers d'entraînement et dans lequel les joints de rotation sont des joints de cardan, de préférence des joints de cardans doubles.
12. Dispositif selon la revendication 9, comprenant N = 4 à 8 paliers d'entraînement et dans lequel les joints de rotation sont sélectionnés parmi les joints homocinétiques, de préférence les joints Rzeppa, les joints tripodes ou les joints Tracta.
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