Brevet FR2007926A1 — publié le 19700116

l1objet de la présente invention est un dispositif d'électrovalve blindée à double effet destiné à régler le flux de fluide de n1 importe quelle nature. Un premier but de la présente invention est de réaliser un dispositif du type ci-dessus, tel qu'en phase de fermeture la section utile pour le passage du fluide soit en partie fermée par l'effet direct électromagnétique, tandis que la pression meme du fluide agit dans ce but pour la partie restante. I1 s1 ensuit une notable diminution de la puissance électrique absorbée par rapport aux dispositifs de ce genre déjà connus. Un second but de la présente invention est la réalisation d'un dispositif du type ci-dessus, qui ne requiert pas l'emploi de raccords ou de bouchons amagnétiques prévus en général dans les dispositifs conventionnels pour empêcher, sur le noyau mobile, une attraction antagoniste par rapport à celle du noyau fixe. D'autres buts de la présente invention sont la réalisation d'un dispositif du type ci-dessus qui soit de structure particulièrement compacte et donc d'un très petit encombrement, de fonctionnement efficient, d'une grande longévité en absence d'entretien et d'un prix de revient réduit. A cet effet, l'invention concerne un dispositif d'électrovalve blindée à double effet caractérise par ce qu'il comporte dans une enveloppe une bobine électromagnétique enroulée autour d'un noyau magnétique central fixe, noyau constituant une cloison entre deux chambres de passage du fluide délimitées par des brides terminales creuses de l'enveloppe et par deux douilles en matière amagnétique solidaires du noyau, ledit noyau étant traversé par deux conduites indépendantes l'une de l'autre, destinées à relier ces chambres, deux noyaux magnétiques mobiles glissant axialement respectivement dans l'une et 17autre de ces chambres, chacun associé à une soupape destinée à fermer une de ces conduites, ce qui confère au dispositif de nombreuses possibilités d ' application. Le dessin annexé représente schématiquement sur sa figure unique, à titre d'exemple non limitatif, une vue en coupe longitudinale axiale d'une forme d'exécution du dispositif d'électrovalve suivant l'invention. En se rapportant à cette figure, on voit que le dispositif selon l'invention comporte deux brides et 2 rigidement reliées, par exemple par vissage, par un manteau tubulaire 3 et entre lesquelles on -introduit la bobine électromagnétique 4. A l'intérieur de la bobine se trouve le noyau électromagnétique central fixe 5, de forme cylindrique, solidaire de deux douilles 6 et 7 en matière amagnétique D'autre extrémité de chacune de ces douilles est insérée dans une cavité convenable annulaire ménagée respectivement dans les deux brides 2 et i, avec respectivement interposition des garnitures annulaires 8 et 9. Dans les brides 1 et 2 sont ménagées deux cavités la et 2a qui, avec les deux douilles 7 et 6 avec le noyau central délimitent les chambres 11 et 10 destinées à recevoir le fluide qui circule dans le dispositif. Grâce au serrage exercé par le manteau 3 sur les brides 1 et 2 et aux garnitures 8 et 9, les chambres il et 10 sont étanches. A l'intérieur de la chambre 10 on a placé un déviateur 12, solidaire de la bride 2 et dans lequel se trouve la conduite 13 qui met en communication le raccord 14 (destiné à relier le présent dispositif au circuit utilisateur) avec la chambre 10. Cette conduite 15 dans sa partie d'entrée dans la chambre tO, se partage en une multiplicité de trous radiaux 13a orientés de façon que le courant fluide, initialement axial, sorte dans la direction radiale ou carrément vers l'arrière (c'est-à-dire en direction de la calotte 17). -Le déviateur 12, façonné en forme de coupe, porte dans sa cavité intérieure une soupape 15 en n' importe quelle matière appropriée. Dans la chambre 10Jen outre, glisse un noyau mobile 16 caractérisé par une cavité cylindrique intérieure coaxiale au déviateur 12, et formant avec ce dernier un espace ou interstice annulaire, suffisant pour le passage du fluide. Dans sa partie adjacente à la bride 2, le noyau -mobile 16 est solidaire d'une calotte 17 de matière amagnétique, ayant aussi une fonction d'appui pour le ressort à expansion 18, qui à l'autre extrémité est supporté par un épaulement convenable ménagé dans le déviateur 12. Il faut noter que la calotte en matière amagnétique .17. empoche que. le noyaumobile 16 subisse de la part de la bride 2 une attraction antagoniste par rapport à celle exercée par le noyau central 5, lorsque la bobine 4 est excitée.De cette façon, on élimine la nécessité d'employer, pour chaque extrémité de la douille6des organes de fermeture en matière amagnétique. Il-s'-ensuit quXil sera possible d'utiliser des-brides 1, 2 réalisées complètement en matière magnétique, de sorte que le dispositif d'électrovalve sera "blindé2. Le ressort 18 tend à maintenir la calotte 17 contre la bride 2 de manière que le noyau mobile 16 soit suffisamment écarté du noyau 5. Dans le noyau 16 lui-meme est diamétralement inséré une cheville 19, ou un élément équivalentp qui passe à travers deux lumières 202 ménagées dans la paroi latérale du déviateur 12, de manière à permettre le libre mouvement selon l'axe longitudinal du dispositif 0 La même cheville 19 passe aussi -à travers la lumière 21 ménagée dans la tigede la soupape 15, de manière que celle-ci,bien que liée à la cheville, soit libre d'effectuer un mouvement axial suffisant La, soupape 15 est maintenue en tension par rapport à la cheville 19 par un ressort à expansion 22, placé entre un épaulement convenable de la même soupape 15 et la cheville de manière que la soupape soit poussée vers le noyau 5. Dans ces conditions l'avancement vers le noyau 5 du noyau mobile 16 détermine aussi l'avancement de la soupape 15, qui est poussée par la cheville 19 par lsintermédiaire du ressort 22. Dans la chambre 11 sont placés symétriquement les mêmes éléments que dans la chambre 10. Ce sont le déviateur 23 et la conduite 24 (avec les trous radiaux 24a), cette conduite-étant en communication avec le raccord de connexion extérieur 25, la soupape 26, le noyau mobile 27, la calotte amagnétique 28, le ressort 29, la cheville 30 et le ressort 33. La soupape 26, analogue à la soupape 15, est traversée par une conduite axiale 36, qui débouche dans un trou diamétral 32 dans lequel passe la susdite cheville 30. Dans la partie centrale du noyau 5 sont ménagées deux conduites longitudinales 34 et 35 indépendantes lune de l'autres La première a la forme du interstice annulaire ou bien elle peut Qtre composée par une série de trous -longitudinaux dquidistants du centre du noyau. La seconde, c'est-å-dire la conduite 35, est un -simple trou longitudinal coaxial au noyau, Les deux conduites 34 et 35 mettent en communication les- > chambres 10 et il sans toutefois établir une intercommunication entre elles. La tâche de la soupape 15 est dÇobturer-seulement la conduite 35 en laissant ouvertela conduite 34, tandis qu 'au contraire la tache de la soupape 26 est d'obturer seulement la conduite 34 en laissant ouvert la conduite 35. Dans ce but, dans la même soupape 26 on a ménagé un trou 36, de manière que, m8me lorsque la soupape est fermée, la conduite 35 soit toujours en communication avec la chambre 11* et ceci à travers la lumière de la tige de la soupape 32 et les lumières du déviateur 31. Le fonctionnement du dispositif suivant lDinvention est le suivant A lDétat de repos, qui est celui représenté sur la figure, le fluide peut passer librement à travers le dispositif d'électrovalve aussi bien dans le sens appelé :allerI, indiqué par des flèches en trait plein, que dans le sens opposé ou de "retour"; indiqué par des flèches en tireté. Le fluide, provenant dans le sens iaallerte du raccord d'entrée 142 passe à travers la conduite 13 de laquelle sort dévié radialement, et parcourt l'interstice entre le déviateur 12 et le noyau mobile 16, arrivant ainsi à la chambre 10.Il faut préciser ici que le déviateur 12, façonné en forme de coupe et portant dans sa cavité intérieure la soupape 15, a pour but d'empêcher que le courant fluide, provenant du raccord 14 et se dirigeant directment dans le sens aller vers le noyau 5, puisse entraîner la soupape 15 vers ce noyau 5. A celà coopèrent en outre les trous radiaux 13a du déviateur, qui ,en déviant le courant selon une orientation radiale, agissent de manière qu'il soit contraint de s'écouler dans le sens longitudinal par ltinterstice déviateur du noyau mobile, et agisse par réaction contre la calotte 17, de manière à l'appliquer contre la bride 2. De cette manière, le noyau mobile 16 solidaire de la calotte 17, soumis de plus à ltaction du ressort 18, reste immobile dans sa position de repos, en empochant ainsi que la soupape 15, qui lui est liée se deplace vers le noyau 5* Dans la chambre 10 le fluide, à travers les conduites 34 et 35, est canalisé dans la chambre 11, de laquelle, en parcourant l:interstice entre le déviateur 23 et le noyau mobile 27r les trous 24a de même que la conduite 24, il parvient -au raccord de sortie 25. Dans le sens de "retour", c'est-à-dire du raccord 25 au raccord 14, le fluide effectue librementre même arcours,mais dans le sens inverse. Naturellement les mêmes précautions adoptées pour empêcher l'entrainement de la soupape 15 sont valables pour la soupape 26, lorsque le fluide se déplace dans le sens de retour. A celà le déviateur 23 avec la conduite 24 et les trous 24a pourvoient de la façon décrite à propose de la soupape 15. Lorsquton envoie du courant dans la bobine électromagnétique 4, le noyau 5 attire vers lui-même par effet électromagnétique les deux noyaux mobiles 16 et 27, en surmontant la réaction des ressorts respectifs 18 et 29. Il faut remarquer ici que la fonction des calottes amagnétiques 17 et 28 est d'empocher dans cette phase la magnétisation simultanée des brides 1 et 2, et la création d'une attraction antagoniste par rapport à celle du noyau 5, attraction qui peut affaiblir remarquablement la force d'attraction du noyau lui-même sur les noyaux mobiles respectifs 16 et 27. Le mouvement des noyaux mobiles 16 et 27- est transmis par l'intermédiaire des chevilles 19 et 30 aux ressorts 22 et 33 et de ceux-ci aux soupapes 15 et 26, qui se déplacent --toutes les deux vers le noyau 5, en obturant respectivement la conduite 35 et la conduite 34. Dans. ces conditions, le fluide ne peut pas passer de la chambre 10 à la chambre 11- (sens "aller") à travers la conduite 35, puisque celle-ci est fermée par la soupape 15, dont l'efficacité d'obturation ne peut quatre augmentée par l'effet de la pression du fluide qui agit dans ce sens. Le fluide ne peut pas non plus passer à travers la conduite 34, puisque celle-ci est fermée par la soupape 26, à moins que sa pression ne surmonte la poussée du ressort 33 qui maintient la soupape 26 fermée.Pour les mimes raisons, le fluide ne peut en tous cas passer de la chambre 11 à la chambre 10 (sens de 1!retour') à travers la conduite 34, la pression même du fluide contribuant à la fermeture de la soupape 26, et il ne peut passer à travers la conduite 35 qu'à la condition que sa pression surmonte la poussée du ressort 22. De ce qui précède, ai peut déduire qu'en faisant convenablement varier la force des deux ressorts 22 et 23, qui agissent sur les soupapes respectives 15 et 26, et en donnant des valeurs convenables aux sections des conduites 34 et 35, on peut obtenir gracie à ce dispositif différentes utilisations, dont les principales sont indiquées ci-dessous. A) Interception bidirectionnelle Le dispositif, en entrant en fonction, bloque aussi bien le courant "aller" que le courant "retour". Ceci est obtenu en donnant aux ressorts 22 et 33 une force supérieure à la pression maximale du fluide. B) Interception unidirectionnelle Lorsque le dispositif entre en fonction, le fluide est bloqué dans un seul sens, tandis qu'il reste libre de couler dans le sens opposé. On obtient ceci en affaiblissant suffisamment la force du ressort agissant sur la soupape qui s'oppose à la pression du fluide dans le sens où celui-ci doit coulér librement. Ainsi, Si on désire bloquer seulement le sens de retour, il suffit d'affaiblir convenablement la force du ressort 33, en laissant au contraire prévaloir sur la pression maximale la force du ressort 22. De cette façon, le fluide coulant dans le sens aller surmonte aisément la résistance de la soupape 16, tandis qu'il reste bloqué dans le sens de retour, puisqu il ne peut passer , ni à travers la conduite 349 par ce qu'elle est fermée par la soupape 26, maintenue fermée par pression elle-même, ni à travers la conduite 35, par ce qu'elle est fermée par la soupape 15 suffisamment résistante à la pression maximale. C) Réduction bidirectionnelle du débit Le dispositif, à l'état de fonctionnement, oblige le fluide à passer à travers une section réduite par rapport à celle de l'état de repos. On obtient ceci en affaiblissant convenablement les deux ressorts 22 et 33, de manière que le fluide, pour chaque sens du courant, prévaille aisément sur une soupape, tandis qu'il reste bloqué par l'autre. Dans ces conditions le fluide, tant à l'aller qu'au retour, pourra passer seulement à travers celle des deux conduites qui est fermée par la soupape sur laquelle il peut prévaloir et par conséquent il est obligé de passer par une partie seulement de la section totale. D) Réduction unidirectionnelle du débit Dans ce cas, lorsque le dispositif est en fonction, le fluide est libre de couler à débit plein dans un sens,mais à débit réduit dans le sens opposé. On obtient ceci comme au point C), mais en donnant à la conduite engagée dans le sens voulu de débit plein une section égale à la section de débit maximal. E) Interception bidirectionnelle de basse pression - Lorsque le dispositif est en fonction, le fluide est intercepté dans les deux sens du courant jusqu'à une valeur donnée de la pression, inférieure à la pression maximale de service. Au delà de cette valeur, le fluide passe de la chambre haute pression vers la chambre à basse pression. On obtient ceci en calibrant les ressorts des deux soupapes 15 et 26 en fonction de la pression limite requise. F) Intereeptioll unidirectionnelle de basse pression Lorsque le dispositif entre en fonction, le fluide est bloqué dans un seul sens, tandis qu'il est libre de passer dans le sens opposé à condition que sa pression dépasse une certaine valeur donnée. On obtientceci en donnant a' un des deux ressorts une charge supérieure à la pression maximale9 tandis que l'autre ressort devra être calibré en fonction de la pression limite requise. G) Graduation de la chute de pression en phase d'ouverture En phase d'ouverture, c'est-à-dire lorsque l'état de fonctionnement cesse, le présent dispositif permet que la chute de pression ne s'effectue pas de manière brusque, mais de façon graduelle,pùisque,entre la phase de fermeture (section zéro) et la phase dtouverture (section maximale) stinterpose une phase intermédiaire à laquelle correspond une section réduite à travers laquelle le fluide réduit graduellement sa pression. En se rapportant à la figure, au moment de l'interruption de l'alimentation électrique, les deux noyaux mobiles 16 et 27 qui ne sont plus attirés par le noyau S tendent à retourner à la position de repos. Toutefois, le noyau mobile de la chambre où est retenu le fluide en pression reviendra au repos seulement lorsque cette pression sera complètement tombée. Ceci s'effectue de la façon suivante :En supposant que la chambre de pression soit la chambre 11, au moment d'ouverture du circuit électrique, le noyau 16, qui ntest plus attiré, est rappelé par le ressort 18 à la position de repos. Par conséquent, la soupape 15, reliée au noyau 16, ouvre la conduite 35, à travers laquelle se décharge la pression existante dans la chambre 11. Toutefois cette pression, avant de s'épuiser, continue à persister sur la soupape 26, en l'obligeant à rester contre son siège à la position de fermeture de la conduite 34. Ainsi le noyau 27, lié à la soupape 26 à travers la cheville 30, ne pourra retourner à la position de repos tant que sur la soupape 26 la pression résiduelle du fluide n'aura pas cessé.Il s'ensuit que la pression du fluide, après cessation de l'action électromagnétique, ne peut se décharger à travers la section entière de passage du dispositif, c'est-à-dire à travers les deux conduites 34 et 35, mais à travers une seule de celles=ci seulement Par conséquent, à la phase d'ouverture, la chute de pression s'effectue de manière graduelle, en fonction de l'étranglement de la conduite de décharge de la pression0 Dans la description qui précède il est évident que le dispositifs d'électrovalve blindée réalise complètement les buts qui avaient été décrits au commencement de cette description. Il faut ajouter que les calottes amagnétiques 17 et 28 éliminent la nécessité d'employer des bouchons amagnétiques appliqués axialement aux brides comme sur les dispositifs traditionnels. Bien entendu,linvention ntest pas limitée aux exemples de réalisation cidessus décrits et représentés3 à partir desquels on pourra prévoir d'autres variantes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de lZinvention. REVENDICATIONS 10 - Dispositif d'électrovalve blindée à double effet, caractérisé par ce qu'il comporte dans une enveloppe une bobine électromagnétique enroulée autour d'un noyau magnétique central fixe, noyau constituant une cloison entre deux chambres de passage du fluide délimitées par des brides terminales creuses de llenvelop- pe et par deux douilles en matière amagnétique solidaires du noyau, ledit noyau étant traversé par deux conduites indépendantes l'une de l'autre destinées à relier ces chambres, deux noyaux mobiles glissant axialement respectivement dans l'une et l'autre de ces chambres, chacun associé à une soupape destinée à fermer une de ces conduites, ce qui confère au dispositif de nombreuses possibilités d'applications. 20 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par ce que dans au moins une des deux chambres est disposé un dérivateur fixe, destiné à empêcher l'entrainement de la soupape correspondante de la part du fluide dirigé vers le noyau fixe. 30 - Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par ce que le déviateur a substantiellement la forme d'une coupe qui se prolonge par une tige dans ruelle passe une conduite axiale reliée avec le raccord de la bride correspondante et terminée par une pluralité de trous radiaux, le déviateur étant logé dans un trou axial de plus grand diamètre du noyau mobile correspondant de manière à former un interstice annulaire pour le passage du fluide. 40 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par ce que un ou les deux noyaux mobilés sont écartés des brides terminales en matière magnétique au moyen de cales amagnétiques destinéesà empêcher pendant la phase d'excitation une attraction antagoniste par rapport à celle du noyau central. 50 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par ce que l'enveloppe est constituée par un manteau cylindrique à deux brides terminales se serrant à étanchéité aux extrémités de celui-cl, par exemple par vissage, ces brides avec l'éventuelle interposition de garnitures d'étanchéité étant également serrées contre les douilles amagnétiques solidaires du noyau fixe. 60 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par ce que dans chaque noyau mobile on a prévu des organes de commande de la soupape, constitués par une cheville qui traverse diamétralement le noyau lui-même et passe à travers des cavités ménagées aussi bien dans le déviateur logé dans le noyau que dans une cavité diamétrale ménagée dans la tige de la soupape logée dans le déviateur, un ressort étant inséré entre la dite cheville et la tête de la soupape. 70 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par ce qu'un ressort est inséré entre la cale amagnétique et l'élément déviateur respectif.