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DANS
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Etre
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Est-a
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Adhe
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2516172A1
Family ID 2970044
Probable Assignee Messerschmitt Boelkow Blohm
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title DISPOSITIF DE SOUPAPE POUR LA COMMANDE DE FLUIDES EN
ECOULEMENT A HAUTE TEMPERATURE, NOTAMMENT POUR LE DOSAGE DES DEBITS DE
GAZ RICHES EN COMBUSTIBLE DANS DES MOTEURS-FUSEES DU TYPE
STATOREACTEUR
Abstract
_________________________________________________________________
DISPOSITIF COMPORTANT UN ALESAGE CENTRAL COMMANDE PAR UNE BILLE A
POUSSOIR DEPLACABLE LIBREMENT EN DIRECTION RADIALE ENTRE CERTAINES
LIMITES.
EN AVAL DE LA SECTION DE COMMANDE 8 DE LA BILLE 5, L'ECOULEMENT DES
GAZ G SE FAIT PAR UNE TUYERE 9 DE DIRECTION RADIALE PUIS UN COUDE 10
ET ENFIN DES CANAUX AXIAUX 11, LA TUYERE 9 LIMITANT AUSSI LE
DEPLACEMENT DE LA BILLE 5 ET PRESENTANT UN ANGLE PROPRE A AU-DELA DU
BLOCAGE AUTOMATIQUE DE CELLE-CI, ET PLUSIEURS BUSES DE DERIVATION 12
REPARTIES SUR LE POURTOUR, CONTOURNANT LA BILLE 5 ET DEBOUCHANT DANS
LE COUDE 10 SONT RELIEES A LA CHAMBRE D'AFFLUX, OU A L'INTERIEUR DE LA
CHAMBRE DE PRECOMBUSTION 1.
EXEMPLE PARTICULIER D'APPLICATION: MOTEURS-FUSEES A ERGOL SOLIDE AVEC
BILAN D'oxygen INSUFFISANT.
Description
_________________________________________________________________
Dispositif de soupape pour la commande de fluides en ecoulement a
haute temperature, notamment pour le dosage des debits de gaz riches
en combustible dans des moteurs-fusees du type statoreacteur La
presente invention concerne un dispositif de soupape pour la commande
de fluides en ecoulement a haute temperature avec une forte part de
constituants solides, notamment pour des moteurs-fusees du type
statoreacteur en vue du dosage des debits de gaz riches en combustible
qui passent de la chambre de precombustion a la chambre de com-
bustion principale, avec un alesage de traversee central commande par
une bille qui est guidee librement par un poussoir de reglage et
deplacable en meme temps librement en direction radiale entre des
limites determinees.
En construction mecanique, on connait sous de nombreu- ses formes de
realisation des soupapes de commande inserees, pour le dosage des
debits de fluides en ecoulement, dans des conduites et des appareils a
fonctionnement hydraulique ou pneumatique Ces elements de machine
mobiles doivent en general fonctionner exactement, etre adaptes aux
conditions de service et, afin de maintenir aussi faibles que possible
les pertes d'ecoulement, avoir une configuration favorable a
l'ecoulement.
De plus, ces organes de commande doivent presenter le moins possible
de poids de construction afin de reduire les torces liees a la masse
et de permettre des frequences de fonction- nement elevees.
On utilise aussi, dans differentes machines, des soupapes commandees
par bille C'est ainsi que la figure 5 de la demande de brevet allemand
DE-OS 28 16 806 represente, dans une installation antiblocage pour
freins de vehicules, une soupape a bille dans laquelle la bille
commandant un alesage de traversee est actionnee par un poussoir La
traversee du dispositif de soupape s'effectue en direction axiale
aussi bien en amont qu'en aval dudit alesage de commande* Dans
certains modes de fonctionnement determines, il se presente des
difficultes particulieres qui requierent aussi des soupapes inserees
des proprietes specifiques pour surmonter ces problemes C'est ainsi
que, dans maintes machines thermiques, telles que des moteurs-fusees
du type statoreacteur, qui fonc- tionnent avec des gaz riches en
combustible, lesquels sont engendres dans une chambre de precombustion
a partir d'un combustible chimique solide et s'ecoulent par une ou
plusieurs conduites vers une chambre de combustion principale a
laquelle est amene l'oxygen de l'air pour la combustion
stoechiometrique finale, il se presente des petites particules solides
dans le courant de gaz chaud Ces particules developpent, par leur
caractere adhesif, des caracteristiques extremement genantes.
Les conduites se salissent et il se forme en particulier sur les
soupapes, en leurs aretes, angles et contredepouilles, et dans des
cavites des depots qui peuvent conduire a des defail- lances de ces
organes importants.
Le dispositif de-soupape connu selon la demande de brevet allemand
precitee DE-OS 28 16 806 n'est egalement pas capable d'exclure de
facon certaine cette situation nuisible, car il n'y est pas prevu de
mesures particulierespour empocher de facon active de combattre les
depots dans les espaces critiques, c'est-a-dire dans la chambre a
bille et dans la valve. L'invention a par consequent pour objet un
dispositif de soupape du genre annonce qui evite les inconvenients des
soupapes connues et represente un dispositif d'ensemble de
fonctionnement aise, de faible poids de construction afin de ne
necessiter que peu de force de reglage et qui permette en outre une
disposition peu encombrante et evite avant tout de facon active et
certaine des depots de petites particules se trouvant dans le courant
de gaz chaud, en sorte que la pleine capacite de fonctionnement de
ladite soupape soit garantie meme sous des conditions thermiques de
fonctionnement extremes.
Ce dispositif de soupape est caracterise par le fait que, en aval de
la section de commande de la bille, l'ecoule- ment du fluide, ou des
gaz riches en combustible, s'effectue tout d'abord par une tuyere
annulaire de direction essentiel- lement radiale, puis par un coude et
enfin par un volume annulaire axial ou par des canaux eux-memes
axiaux, la tuyere annulaire radiale servant en meme temps de
limitation du mouvement de la bille et comportant un angle propre qui
depasse le blocage automatique de celle-ci, et que plusieurs buses de
derivation reparties sur le pourtour, contournant l'organe de commande
proprement dit, ou la bille, et debouchant dans le coude sont reliees
a la chambre d'afflux ou au volume interieur de la chambre de
precombustion.
Le dispositif selon l'invention est de fabrication peu couteuse, d'un
fonctionnement aise, presente de faibles masses, necessite peu de
volume d'insertion et se distingue particulie- rement par le fait que,
par son agencement et son fonctionnement favorables a l'ecoulement, il
reste exempt de residus indesira- bles meme lorsqu'il est soumis a
l'action de courantsde gaz chauds enrichis tres fortement, jusqu'a 50
Sa, de petites parti- cules ou constituants solides, ce qui garantit
sa capacite de fonctionnement. L'invention sera mieux comprise a
l'aide de la description detaillee d'un mode de realisation pris comme
exemple non limitatif et illustre schematiquement par le dessin
annexe,dont la figure unique represente un tel dis- positif de soupape
place entre la chambre de precombustion et la chambre de combustion
principale d'un moteur-fusee du type statoreacteur. Dans une chambre
de precombustion t o est place un i O ergol solide 2 a bilan d'oxygen
insuffisant, on engendre par grillage de celui-ci des gaz G riches en
combustible qui, par un dispositif de soupape commande par bille,
affluent en quantite dosee dans une chambre de combustion principale 3
a laquelle on amene encore de l'oxygen de l'air pour la combustion
stoechiometrique finale.
16 172
La section en forme d'alesage arrondi 4 du dispositif de soupape est
commandee par une bille 5 qui est deplacee en avant et en arriere par
un poussoir de reglage 6 actionne par un mouvement a vis 7.
En aval de la section de commande 8 de la bille 5, l'ecoulement des
gaz riches en combustible G a lieu tout d'abord par une tuyere
annulaire 9 de direction essentiellement radiale Celle-ci presente un
angle de divergence a assez grand pour empecherun blocage automatique
ou un coincement de la bille 5 dans ladite tuyere annulaire 9 en cas
de mouvements radiaux L'ecoulement des gaz riches en combustible G se
poursuit ensuite par un coude 10 et s'acheve par des canaux 11 de
direction axiale Des buses de derivation 12 sont reliees au volume
interieur de la chambre de precombustion 1 Elles contournent l'organe
de commande proprement dit, ou la bille de soupape 5,et debouchent
directement dans le coude 10.
Le dispositif selon l'invention fonctionne avantageu- sement de la
facon suivante: comme on l'a deja mentionne, lors du grillage de
l'ergol solide 2 pour la production des gaz riches en combustible G il
se presente jusqu'a 50 fc de petites particules solides qui, par suite
des temperatures elevees, se trouvent a l'etat de fusion et ont par
consequent la caracte- ristique desagreable d'etre tres adhesives En
outre, l'a dit plus haut, la temperature des gaz riches en combustible
G atteint au moins 20000 C L'organe de commande, a savoir la bille 5,
est par consequent expose a un choc thermique uni- lateral pendant la
phase du debut Aussi bien par l'effet des processus d'ecoulement ou
balayagesdissymetriques sur la bille 5 que par celui de dep 8
tsdissymetriquesde petites particules solides sur cette m 9 me bille
5, celle-ci devient instable et est incitee par consequent a des
rotations qui font que, de facon favorable, premierement la bille 5
n'est pas echauffee uni- lateralement et, deuxiemement, les depots
effectues sur la bille 5 parviennent dans des zones de thermicites
differentes, de preference dans la zone "d'tombre" d'ecoulement situee
apres la section de commande 8, si bien que les depots se desagregent
de la bille 5 et sont ensuite entraines par l'ecoulement accelere de
la tuyere annulaire, L'organe de commande utilise, sous la forme de la
bille 5, est donc l'element de machine qui convient le mieux au but
propose et a la situation predominante, car, eu egard a sa liberte de
mouvement assuree, il'n'est pas capable de se bloquer, de ce fait
aussi qu'en vertu de l'angle a de la tuyere annulaire 9 maintenu
au-dessus du blocage auto- matique, la bille 5 ne peut pas non plus se
coincer ici En l'etat de fonctionnement stable, la bille 5 oscille
donc autour de la position mediane ideale, en depit de toutes
influences de fonctionnement contraires, etremplit ainsi de facon
certaine sa tache d'organe de commande en vue d'un dosage suffisamment
exact des debits de gaz.
Le dispositif de soupape selon l'invention resout egalement le
deuxieme probleme que constitue le bouchage du coude 10 sur la paroi
interieure de dehors de laquelle les petites particules solides sont
apportees, et restent adhe- rentes, par l'effet de la force centrifuge
creee par la deviation de l'ecoulement La force a effet de nettoyage
de l'ecoulement accelere B des buses de derivation 12 intervient ici
pour chasser les depots, si bien que ces derniers sont entraines par
l'ecoulement general vers la chambre de com- bustion principale 3, o
ils fondent completement ou se subliment et sont brules.
Claims
_________________________________________________________________
1.REVENDICATION Dispositif de soupape pour la commande de fluides en
ecoulement a haute temperature avec une forte part de consti- tuants
solides, notamment pour des moteurs-fusees du type statoreacteur en
vue du dosage des debits de gaz riches en combustible qui passent de
la chambre de precombustion a la chambre de combustion principale,
avec un alesage de traversee central commande par une bille qui est
guidee librement par un poussoir de reglage et deplacable en meme
temps librement en direction radiale entre des limites determinees,
dispositif caracterise par le fait que, en aval de la section de
commande (8) de la bille (5), l'ecoulement du fluide, ou des gaz
riches en combustible (G) s'effectue tout d'abord par une tuyere
annulaire (9) de direction essentiellement radiale, puis par un coude
(10) et enfin par un volume annulaire axial ou des canaux (11)
eux-memes axiaux, la tuyere annulaire radiale (9) servant en meme
temps de limitation au mouvement de la bille (5) et comportant un
angle propre (a) qui depasse le blocage automatique de celle-ci et que
plusieurs buses de derivation (12) reparties sur le pourtour,
contournant l'organe de commande proprement dit, ou la bille (5), et
debouchant dans le coude (10) sont reliees a la chambre d'afflux ou au
volume interieur de la chambre de precombustion (1).
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