Brevet FR2000687A1 — publié le 19690912

x 2000687 L'invention concerne des perfectionnements aux soupapes de commande de fluide du type dans lequel un obturateur à double effet est conçu pour s'appliquer alternativement sur des sièges opposés espacés axialement, situés respectivement entre les passa-5 ges d'entrée et de sortie du corps de soupape et entre le passage de sortie et un autre orifice ou passage, la position de l'obturateur 4tant réglée par un diaphragme exposé par dessous à la pression d'entrée et par dessus à la pression qui règne dans une chambre en communication restreinte avec le passage d'entrée et qui 10 est reliée à l'atmosphère lorsqu'une soupape pilote à commande électromagnétique s'ouvre. L'un des buts de l'invention est de fournir une soupape perfectionnée de ce type qui soit particulièrement propre à servir dans un système de freinage à pression de fluide pour véhicu-15 les ferroviaires ou autres comportant des moyens de correction du patinage des roues lors du freinage. L'invention a pour objet une soupape du type défini plus haut dans laquelle la chambre située au-dessus du diaphragme est conçue pour être reliée à l'atmosphère par un passage prévu dans 20 le corps de soupape, coaxial à la soupape et cocnandé par une soupape pilote qui porte normalement sur l'extrémité supérieure du passage de façon à le fermer et qui s'ouvre lorsqu'un solénoîde est excité. La soupape pilote est avantageusement formée par un pro-25 lengement de l'armature du solénoîde qui peut porter directement sur un siège situé à l'extrémité supérieure du passage ou bien agir sur une bille coopérant avec le siège. Lorsque la soupape pilote est fermée, le dessous du diaphragme est exposé à la pression d'entrée mais un orifice de fui-30 te prévu dans le diaphragme maintient la même pression dans la chambre située au-dessus du diaphragme, de sorte que celui-ci est équilibré, la soupape étant maintenue par un ressort dans une position où il existe un écoulement libre entre les passages d'entrée et de sortie. 35 La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d*exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui res-sortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention. 40 La figure 1 est une élévation latérale de la soupape ; 6901467 2 2000687 la figure 2 est une coupe verticale de la soupape selon la ligne 2-2 de la figure 1 ; la figure 3 est une coupe fragmentaire montrant une forme modifiée de soupape pilote. 5 Dans la soupape représentée, le corps comprend trois par ties principales, à savoir un élément inférieur de corps 10, un élément supérieur de corps 11 et un couvercle 12 formant un logement pour un solénoîde de contnande. Ces trois parties sont avantageusement des pièces moulées sous pression. 10 La partie inférieure du corps comporte une entrée 13 aboutissant à une chambre 14 séparée par une cloison 15 d'une chambre inférieure 16 de laquelle part une sortie 17..Dans une ouverture centrale de la cloison est logée une pièce rapportée 18 qui est emmanchée à force. Cette pièce rapportée est pourvue d'un 15 alésage axial central, destiné à recevoir la tige de soupape, et une couronne d'orifices 19 et se prolonge vers le bas par une portion annulaire amincie dont l'extrémité inférieure forme un siège de soupape 21. Un deuxième siège coaxial 22 espacé du siège 21 est formé autour d'un passage central d'échappement 23 prévu dans 20 un raccord 24 fixé par des boulons contre le bas de l'élément inférieur de corps 10 et fermant l'extrémité inférieure de la chaa— bre 16. Entre les deux sièges agit un obturateur à double effet 25 fixé par un écrou 26 à l'extrémité inférieure d'une tige 27. Un» rondelle moulée 28, en caoutchouc ou autre matière compressible, 25 est placée dans un évidement annulaire de la face inférieure de l'obturateur de manière à pouvoir s'appliquer contre le siège d'échappement 22. Une rondelle similaire 29 s'adapte autour d'une courte saillie de la face supérieure de l'obturateur sur laquelle elle est retenue par une rondelle métallique rigide 30 qui est 30 bloquée contre un épaulement de la tige 27 quand 1'écrou 26 est serré. Le diamètre de la rondelle 30 est légèrement inférieur au diamètre intérieur du siège de soupape 21. L'obturateur est sollicité vers, le siège d'échappement par un ressort de compression 31 situé entre l'obturateur et la 35 cloison 15. La longueur axiale de l'ensemble de l'obturateur n'est que légèrement inférieure à l'espacement axial entre les sièges. La tige de soupape 27 se prolonge vers le haut à travers la chambre 14 et est fixée au centre d'un diaphragme 32 qui 40 ferme l'extrémité supérieure de cette chambre et dont le bord pé 6901467 3 2000687 riphérique est bloqué entre.des brides coopérantes des éléments de corps 10 et 11 qui sont fixés ensemble par des boulons 33. La partie centrale du diaphragme est logée entre deux rondelles 34, 35 qui sont serrées entre un collier 36 de la tige de soupape et 5 un écrou 37 fixé sur la tige au-dessus de l'ensemble de diaphragme. Un petit orifice de fuite 38 est prévu dans le diaphragme et des ouvertures 39 sont prévues dans les pièces rondelles, dans 1'alignement de l'orifice, un filtre 40 étant placé dans un évidement annulaire de la rondelle inférieure 35. 10 L'orifice de fuite assure une communication restreinte entre la chambre 14 située en dessous du diaphragme et une chambre 41 située au-dessus de celui-ci, formée par un évidement de la face inférieure de l'élément de corps 11, dont le volume est aussi petit que possible tout en permettant le mouvement vertical 15 nécessaire de l'ensemble de diaphragme. L'extrémité supérieure de la tige de soupape, qui a un dianètre réduit et qui présente une ou plusieurs rainures longitudinales 42, s'étend vers le haut à travers la chambre 41 et est conçue pour coulisser dans un évidement cylindrique 43 d'une douil-20 le 44 située dans une ouverture axiale en gradin prévue dans un appendice supérieur 45 de l'élément de corps 11. Cette douille est moulée en pely-tétrafluoréthylène et est fixée dans l'appendice 45 par unê goupille 46. L*évidement 43 de la douille communique, par un passage axial 47 de petit alésage, avec un évidement 48 prévu 25 dans l*extrémité supérieure de la douille. Le passage 47 est normalement fermé par un obturateur à bille 49 en acier inoxydable qui est maintenu en contact avec un siège conique situé à l'extrémité supérieure du passage par un prolongement aminci 51 de l'armature 52 d'un solénoîde 53. Cette bille forme, conjointement avec 30 le siège situé à l'extrémité supérieure du passage 47, la soupape pilote qui commande le fonctionnement de la soupape principale. L'armature est sollicitée vers le bas par un léger ressort 54 de manière à maintenir fermée la soupape à bille. Un disque 55 est fixé sur la partie inférieure amincie de l'armature et coopère 35 avec une agrafe à ressort 56 située dans le couvercle pour former une butée qui maintient l'armature en place pendant le montage de la soupape. Elle sert aussi à ancrer un diaphragme ou joint en caoutchouc 57 qui empêche les corps étrangers d'arriver dans le solénoîde. L'espace annulaire ménagé dans le couvercle autour de 40 l'appendice 45 communique avec l'atmosphère par une ouverture 58 6901467 2000687 du couvercle. Pendant le fonctionnement normal de la soupape, les pièces sont dans la position indiquée par la figure 2. La soupape pilote est fermée et l'obturateur 25 est main-5 tenu appliqué sur le siège inférieur ou d'échappement 22 par le ressort 31, de sorte que le passage d'échappement 23 est fermé et qu'il y a libre communication entre l'entrée 13 et la sortie 17. Le dessous du diaphragme est exposé à la pression d'entrée, mais le fluide qui passe par le trou de fuite 38 du diaph-iO ragme maintient la même pression dans l'espace situé au-dessus du diaphragme de sorte que le diaphragme est équilibré et que la seule force agissant sur l'obturateur est celle du ressort 31. Quand on ouvre la soupape pilote en excitant le solénoîde, l'espace situé au-dessus du diaphragme est mis en communica-15 tion avec l'atmosphère par l'intermédiaire de l'ouverture 58, du passage 47 et de la rainure 42 prévue dans l'extrémité supérieure de la tige de soupape. La pression d'entrée qui agit en dessous du diaphragme amène alors l'obturateur à s'appliquer sur le siège supérieur 21 de sorte que la communication entre l'entrée et la 20 sortie est coupée et que la sortie est mise en coianunication avec l'échappement par le siège inférieur 22 et le passage 23. Lorsque l'obturateur se meut de bas en haut vers le siège 21, la rondelle 30 entre dans l'ouverture du siège et restreint l'écoulement du fluide entre les passages d'entrée et de 25 sortie avant que l'obturateur ne s'applique sur le siège pour le fermer. Le but de cette mesure est d'éliminer le flottement de la soupape lorsqu'elle se ferme si l'inertie de la soupape est insuffisante pour lui permettre de s'appliquer sur le siège sans 30 flottement. Dans la variante de la soupape pilote qui est représentée sur la figure 3, un passage 61 de faible section, correspondant au passage 47, est formé dans l'extrémité supérieure de l'élément de corps 11 lui-même. Le passage 61 est conçu pour être 35 fermé par l'extrémité inférieure conique d'un prolongement inférieur aminci 62 de l'armature 52 du solénoîde. Dans l'application de la soupape-perfectionnée à un système de freinage à pression de fluide pour véhicules ferroviaires, l'entrée est reliée à une source d'air sous pression, la sortie 40 à un ou plusieurs cylindres de serrage de frein et l'autre sortie 6901467 2000687 ou passage à l'échappement. L'excitation du solénoîde qui actionne la soupape pilote est assurée par un signal électrique venant d'un appareil sensible au taux de variation de la vitesse de rotation d'une roue freinée 5 quand cette roue est décélérée dans une mesure excessive, la soupape pilote s'ouvre et la soupape coupe l'arrivée de fluide sous pression au cylindre de serrage de frein et le relie à l'échappement de sorte que la pression diminue rapidement dans le cylindre et que le frein se desserre avant que la roue ne se bloque. 10 L® courant électrique servant à eaèciter le solénoîde est de préférence fourni par une génératrice montée sur le véhicule lui-même et entraînée par une roue de sorte que le système est autonome et indépendant de toute source extérieure d'énergie, la génératrice chargeant une batterie ou un condensateur de toute 15 forme appropriée. Avec cette disposition, il faut que le besoin de courant du solénoîde soit faible et pour cette raison, on utilise un petit orifice de soupape pilote et on donne à la chambre située au-dessus du diaphragme un volume aussi petit que possible pour 20 obtenir une réponse rapide de la soupape. Pour la même raison, il est désirable de maintenir à un minimum l'espacement axial entre les sièges. 6901467 6 2000687 REVENDICATIONS 1. Une soupape de commande de fluide du type dans lequel un obturateur à double effet est conçu pour s'appliquer alternativement sur des sièges opposés espacés axialement, situés respective- 5 ment entre les orifices d'entrée et de sortie du corps de soupape et entre l'orifice de sortie et un autre orifice, la position de l'obturateur étant réglée par un diaphragme exposé par dessous à la pression d'entrée et par dessus à la pression qui règne dans une chambre en communication restreinte avec l'entrée, soupape 10 dans laquelle la chambre située au-dessus du diaphragme est conçue pour être reliée à l'atmosphère par un passage prévu dans le corps de soupape, coaxial à la soupape et normalement fermé par une soupape pilote qui s'ouvre quand un*solénolde est excité. 2. Une soupape selon la revendication 1, dans laquelle le 15 passage est prévu dans une douille fixée dans une ouverture de la partie supérieure du corps de soupape et l'extrémité supérieure d'une portion à faible section de ce passage forme un siège pour une bille qui est normalement maintenue appliquée sur le siège par un prolongement de l'armature du solénoîde, cette armature 20 étant sollicitée vers la douille par un léger ressort. 3. Une soupape selon la revendication 2, dans laquelle la douille est moulée en poly-tétrafluoréthylène. 4. Une soupape selon la revendication 1, 2 ou 3, dans laquelle le passage est prévu dans la partie supérieure du corps de 25 soupape, et l'extrémité supérieure de ce passage, qui a une faible section, est conçue pour recevoir l'extrémité inférieure conique d'un prolongement inférieur de l'armature du solénoîde. 5. Une soupape selon une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle la chambre située au-dessus du diaphragne a 30 un volume aussi petit qu'il est possible tout en permettant le mouvement nécessaire du diaphragme. 6. Une soupape selon une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle l'obturateur principal présente, sur sa face supérieure conçue pour s'adapter à un siège situé entre les ori- 35 fices d'entrée et de sortie de la soupape, une rondelle dont le diamètre est légèrement inférieur au diamètre intérieur du siège, et lorsque l'obturateur se meut vers le siège la rondelle restreint l'écoulement à travers le siège avant que la tête ne s'applique sur celui-ci pour le fermer.