Brevet FR2005658A1 — publié le 19691212

L'invention se rapporte aux soupapes de dosage, et plus particulièrement aux soupapes de dosage et de distribution commandées par solénoïde, et particulièrement destinées à l'usage dans les appareils automatiques de fabrication de cubes de glace. La plupart des congélateurs -pour cubes de glaces et appareils similaires utilisant des soupapes dites "paresseuses" destinées à distribuer une petite quantité, ou portion, d'eau à chaque fonctionnement, exigent de leurs soupapes le remplissage de plusieurs poches, de cubes de glace, ou même celui d'un plateau complet, en une fois, de sorte que la fréquence de fonctionnement des soupapes est relativement lente. L'invention a principalement pour objet d'-apporter une soupape de dosage et de distribution convenant particulièrement aux applications demandant à la soupape de distribuer de petites portions mais fonctionnant plus fréquemment. L'invention, d'une façon générale, consiste donc en une soupape de dosage et de distribution comprenant une- chambre de soupape comportant une extrémité admission et une extrémité sortie; un orifice d'admission situé à cette extrémité admission de cette chambre, destiné à entre raccordé à une alimentation en liquide sous pression; un orifice de sortie situé à cette extrémité sortie de la chambre de soupape, en alignement axial avec l'ori- fice d'admission; un plongeur à solénoïde disposé dans cette chambre de soupape, et pourvu d'une tête de soupape d'admission et d'une tête de soupape de sortie disposées à ses extrémités opposées pour porter contre ces orifices d'admission-et de sortie, respectivement; un dispositif rappelant le plongeur dans le sens faisant porter la tête de soupape d'admission contre l'orifice d'admission; une chambre de dosage; un passage raccordant l'intérieur de la chambre de dosage avec l'intérieur de la chambre de soupape afin d'assurer la libre communication entre ces chambres, quelle que soit la position du plongeur; une membrane disposée dans la chambre de dosage, rappelée dans un sens de mouvement pour évacuer le liquide de la chambre de dosage au moyen de ce passage, et limité dans son mouvement de sens opposé afin de limiter la capacité volumétrique de la chambre de dosage à une quantité prédéterminée de liquide; et une bobine de solénoïde encerclant la chambre de soupapes de manière, lorsqu'elle est excitée, à faire mouvoir le plongeur pour faire porter la tête de soupape de sortie contre l'orifice de sortie et ouvrir la soupape d'admission par rapport à l'orifice correspondant. L'invention ressortira mieux de la descra-ption qui va suivre d'une forme préférée de réalisation citée à titre d'exemple seulement, en référence au dessin annexé dont la figure unique est une coupe transversale d'une soupape réalisée selon l'invention, un dispositif de commande par liquide étant schématiquement représenté connecté à la soupape. Bes parties principales de la construction illustrée de la soupape selon l'invention sont : une chambre de dosage 10, une chambre de soupape 12, un raccord d'admission 14, un raccord de sortie 16, une bobine de solénoïde 18, et une pièce 20 de plongeur à solénoïde et soupape combinés disposée dans la chambre de soupape. La base '21 de la chambre 10 de dosage est une pièce cupulaire en matière plastique moulée, présentant une collerette extérieure à rebords, 22, pourvue d!une gorge annulaire portant sur le talon périphérique 23 de la membrane flexible 24 de caoutchouc. La tête 25 de la chambre de dosage- est formée par un évidement cupulaire, opposé, peu profond, formé dans le raccord moulé 14 d'admission, cette tête 25 présentant également une collerette extérieure 26 destinée à porter sur la collerette 22-afin de fixer le talon de-la membrane.Outre cette membrane, la chambre de dosage renferme un piston 27, à tige, destiné à supporter le dessous de la membrane, un ressort de compression 28 rappelant le piston dans le sens voulu (vers la gauche selon-le dessin) pour diminuer la capacité volumétrique de la chambre, un guide 29 pour la tige de piston, et une série d'arrêts en forme de gousset, 30, qui limitent le mouvement du piston dans le sens d'expansion de la capacité volumétrique de la chambre de dosage.Dans l'application envisagée de la soupape pour doser et distribuer une certaine quantité d'eau dans une unique poche d'un congélateur automatique, l'expansion de capacité de la chambre est donc très faible, mais naturellement la soupape, appliquée-à d'autres usages, peut avoir une capacité appréciablement supérieure et être pourvue de moyens de réglage de fin de course du piston afin d'obtenir des capacités différentes. La chambre de soupape 12 est délimitée, à ltextrémité chambre de dosage, par un évidement cylindrique 31 formé dans le raccord 14 d'admission, sur sa longueur, par un manchon 32 en acier inoxydable amagnétique, et à son extrémité sortie, par une partie 33 du raccord 16 de sortie, qui dépasse dans le manchon. On remarquera donc que la majeure partie de la chambre de soupape se situe dans un espace délimité à ses extrémités opposées par des plans qui coïncident avec les extrémités de la bobine 18 du solénoïde. La chambre de soupape communique librement avec la chambre de dosage au moyen de trois passages 34 (dont un seul est représenté)-formés dans le raccord d'admission, et disposés en triangle autour de la ligne médiane axiale de la chambre de soupape. L'eau sous pression de la source d'alimentation est introduite dans la chambre de soupape au moyen du raccord d'admission par l'intermédiaire d'un filtre 35, du passage 36, de l'orifice 37 d'admission à petit alésage, en alignement axial avec la ligne médiane de la chambre de soupape. La sortie de la chambre de soupape s'effectue par l'orifice de sortie 38 formé dans la partie centrale surélevée 39 de l'extrémité interne 33 du raccord de sortie. L'orifice de sortie est également coaxial à la ligne médiane de la chambre de soupape et à l'axe de l'orifice d'admission 37. Le raccord de sortie 16 est une pièce métallique possédant des propriétés magnétiques, construite par exemple en acier inoxydable série 400, et présente un alésage 40 de diamètre échelonné, dans lequel passe l'eau sortant de l'orifice de sortie 38 pour s'écouler dans un tube schématiquement représenté, 41, et se décharger par le tube de sortie 42 dans une poche à glace 43. La bobine de solénoïde 18 est disposée en anneau sur une bobine de matière plastique 44, dont les parois d'extrémité s'adaptent entre des flasques de monture séparés 45, 46. Bes bornes 47 de la bobine sont connectées pour excitation à une source de courant électrique par l'intermédiaire d'un interrupteur 48 actionné par la poche à glace. Be corps de la pièce 20 de plongeur à solénoïde et soupape combinés, est également construit en acier inoxydable magnétique et comprend une partie 49 de coupe transversale hexagonale, une partie 50 en porte-à-faux intérieur, de coupe transversale circulaire, un évidement circulaire centré, diamètre échelonné, 51, formé dans l'extrémité du plongeur faisant face à l'orifice de sortie 38, et une tige à tête 52 -située sur l'extrémité faisant face à l'orifice d'admission 37.L'évidement 51 reçoit, dans l'ordre d'énumération, un ressort de compression 53, un bouchon de caoutchouc 54 de coupe transversale circulaire, et dont l'extrémité interne présente un épaulement, et une bague circulaire de retenue 55 de la dimension voulue pour son ajustage à force dans l'évidement, avec sa face interne s'engageant sur l'épaulement du bouchon, afin d'empêcher ce dernier de sortir de l'évidement sous le rappel du ressort. Ce bouchon fait fonction de tête de soupape pour fermer l'orifice de sortie 38 lorsqu'il porte contre celui-ci au moment de l'excitation du solénoïde.La tige à tête 52 de l'autre extrémité du plongeur porte une gaine de caoutchouc 56 et ferme l'orifice d'admission 37 lorsqu'elle porte contre ce dernier. Be plongeur est rappelé en direction de l'extrémité admission de la chambre par un ressort de compression 57 dont une extrémité porte contre un rebord 58 du raccord de sortie, et dont l'autre extrémité est encastrée dans-l'espace annulaire 59 entourant la partie circulaire 50 du plongeur. L'orifice d'admission 37 est donc normalement fermé par la gaine 56 puisque l'état normal du solénoïde est celui de désexcitation. On remarquera que la partie hexagonale 49 du plongeur stabilise son mouvement coulissant dans la chambre de soupape, tout en constituant un certain nombre de passages délimités entre les surfaces planes de l'hexagone et la paroi interne, en regard, du manchon 32. Dans la chambre de soupape les espaces situés de chaque côté du plongeur sont donc toujours en communication mututelle, quelle que soit la position de ce dernier, et par suite la chambre de soupape communique toujours librement avec la chambre de dosage par les passages 34. Doute coupe transversale non circulaire, assurant la stabilisation du plongeur ainsi que des passages entre les extrémités opposees de celui-ci-pourrait être utilisée au lieu de la forme hexagonale. Pour le montage -de la soupape sur son support, des joints toriques 60 sont disposés en divers endroits, voir le dessin, afin d'assurer l'étanchéité autour de la chambre de soupape. La bobine 18 du solénoïde est introduite entre les branches 45 et 46 du support, le manchon et.les parties internes étant en place au centre du solénoïde. Be raccord de sortie 16 est maintenu en place au moyen d'un contre-écrou 61. Le raccord d'admission pourvu de ses joints toriques 60 et la chambre de dosage 10 avec ses parties internes, sont adaptés en place ainsi que représenté, et l'on fait passer les boulons 62 dans ces parties assemblées afin de les fixer. Sous la forme assemblée, la tête de soupape d'admission du plongeur, formée par la gaine 56, ferme l'orifice d'admission 37 puisque le ressort de rappel 57 pousse le plongeur-20 vers la droite lorsque le solénoïde n'est pas excité. Lorsque le solénoï- de est excité, le plongeur. se déplace vers la gauche pour ouvrir l'orifice d'admission, et fermer l'orifice de sortie 38 avec la face terminale externe du bouchon de caoutchouc 54 portant sur l'orifice de sortie. Dans ce fonctionnement de-portée sur ce siège, la face extérieure du bouchon s'engage sur le centre surélevé 39 entourant l'orifice de sortie, avant que la face à découvert de la bague de retenue 55 porte sur la face opposée de la partie 33 du raccord de sortie.On peut s'attendre à ce que l'eau dans la chambre de soupape produise un certain amortissement-du genre dashpot lorsque les faces se déplacent pour prendre leur position d'aboutement. L'élasticité-du bouchon 54 et de son ressort de rappel 53 permet à la face extérieure de la bague de retenue 55 de porter fortement sur une zone étendue contre la face opposée de la partie 33 du raccord de sortie pourvue d'une bague d'atténuation 63, destinée à réduire les cliquetis. Be centre surélevé 39 facilite l'obtention d'une bonne étanchéité et compense les tolérances de fabrication. Ainsi qu'il a -été dit, la soupape est représentée dans la position à laquelle le solénoïde nrest pas excité, et le ressort de rappel 57 maintient le plongeur à droite de sorte que l'ori- fice d'admission 37 est fermé. La membrane 23 occupe donc la position représentée, à laquelle le ressort de rappel 28 a diminué la capacité volumétrique de la chambre de dosage à sa limite la-plus faible.Lorsqu'une poche à glace prend position et excite le solénoïde 18 par l'intermédiaire de l'interrupteur 48, le plongeur se déplace vers la gauche pour fermer l'orifice de sortie 38 à l'encontre de la force du ressort de rappel 57, la tête de soupape de sortie 54 cédant et se trouvant repoussée dans l'évidement à l'encontre de la force de son ressort de rappel 53 afin que les faces opposées du plongeur et du raccord de sortie puissent porter l'une contre l'autre. Be plongeur est maintenu dans cette position de gauche tant que dure l'excitation du solénoïde. Dès l'ouverture de l'orifice d'admission 37, l'eau sous pression de la source d'alimentation s'écoule par l'orifice d'admission dans la chambre de soupape et dans la chambre de dosage 10 puisqu'il lui est impossible de s'écouler par l'orifice de sortie 38 qui est fermé.A mesure que l'eau sous pression remplit la chambre de soupape, elle s'écoule aussi par les passages 34 et pousse la-membrane 24 et le piston 27 vers la droite, jusqu'à ce que la base dru piston soit arrêtée par les butées 30. La soupape reste dans cette condition jusqu'à la coupure d'excitation du solénoïde, moment auquel le plongeur se déplace vers la droite sous la force du ressort de rappel 57, et la force du ressort de rappel 28 dans la chambre de dosage pousse la membrane et le piston vers la gauche pour évacuer la quantité de liquide par i'orifice de sortie 38 maintenant ouvert, et dans la poche à glace. L'agencement est réalisé de telle sorte que le plongeur à solénoïde sert également de support d'entraînement des têtes de soupape sans qu'soit besoin d'un dispositif d'accouplement entre le plongeur et des têtes de soupape distinctes. La soupape peut donc être relativement compacte La tête de soupape de sortie avec l'agencement élastique et le dressage des faces- de la pièce t-erminale et du plongeur assurent un fonctionnement relativement silencieux tout en se prêtant à un service constant. R E V E N D I C A g I O N S REVEDICAIONS 1.- Soupape de dosage et de distribution comprenant une chambre de soupape comportant une extrémité admission et une extrémité sortie; un orifice d'admission situé à cette extrémité admission de cette chambre, destiné à être raccordé à une alimentation en liquide sous pression; un orifice de sortie situé à cette extrémité sortie de la chambre de soupape, en alignement axial avec l'orifice d'admission; un plongeur à solénoïde disposé dans cette chambre de soupape et pourvu d'une tête de soupape d'admission et d'une tête de soupape de sortie disposée à ses extrémités opposées pour porter contre ces orifices d'admission et de sortie, respectivement; un dispositif rappelant le plongeur dans le sens faisant porter la tête de soupape d'admission contre l'orifice d'admission; une chambre de dosage; un passage raccordant l'intérieur de la chambre de dosage avec celui de la chambre de soupape afin d'assurer la libre communication entre ces chambres, quelle que soit la position du plongeur; une membrane disposée dans la chambre de dosage, rappelée dans un sens de mouvement pour évacuer le liquide de la chambre de dosage au moyen de ce passage, et limitée dans son mouvement de sens opposé afin de limiter la capacité volumétrique de la chambre de dosage à une quantité prédéterminée de liquide; et une bobine de solénoïde encerclant la chambre de soupape de manière, lorsqu'elle est excitée, à faire mouvoir le plongeur pour faire porter la tête de soupape de sortie contre l'orifice de sortie et ouvrir la soupape d'admission par rapport à l'orifice correspondant. 2.- Soupape selon revendication 1, caractérisée par le fait que l'extrémité sortie de cette chambre de soupape comprend une paroi de superficie étendue, et la paroi terminale du plongeur, faisant face à cette paroi étendue, est formée de manière à porter sur une partie appréciable de cette paroi étendue lorsque la tête de soupape de sortie porte sur son siège. 3.- Soupape selon evendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que cette chambre de soupape, à son extrémité sortie est pourvue d'un raccord de sortie dont une face se trouve en regard d'une face du plongeur à solénoïde, l'extrémité du plongeur portant la tête de soupape de sortie présentant un évide dement central, et cette tête de soupape de sortie étant constituée d'un bouchon de matière élastique reposant dans cet évidement central avec un degré limité de mouvement, et un dispositif rappelant ce bouchon dans le sens de fermeture de l'orifice de sortie et cédant élastiquement dans le sens opposé lorsque le bouchon porte sur l'orificé de sortie, ce dernier étant formé dans une partie surélevée du raccord de sortie afin d'assurer que le bouchon porte sur cet orifice de sortie avant que la face du plongeur à solénoïde porte sur la face du raccord de sortie. 4.- Soupape selon revendication 1, 2 ou 3, caractérisée par le fait que les coupes transversales de la chambre de soupape et du plongeur à solénoïde sont respectivement circulaire et non circulaire. 5.- Soupape selon revendication 1, 2, 3 ou 4, comprenant une pièce cylindrique creuse formant la paroi latérale de la chambre de soupape, cette pièce étant constituée d'une matiè- re amagnétique et portant la bobine du solénoïde. 6.- Soupape selon revendication 5, caractérisée par le fait'que la majeure partie de ta chambre de soupape se situe dans un espace délimité à ses extrémités opposées par des plans coïncidant avec les extrémités de la bobine de solénoïde.