Brevet FR2009976A1 — publié le 19700213

164Î5 i 2009976 Cette invention concerne généralement des robinets et plus particulièrement des robinets â double positions du type opérable par la force du fluide d'alimentation qui lui est commandé . 5 Un objet principal de la présente invention est de four nir un robinet amélioré utilisant la force du fluide d'alimentation sous haute pression pour opérer le robinet sensible à un signal de commande de faible puissance. Un autre objet de la présente invention est de fournir 10 un robinet du type décrit plus haut et particulièrement adapté à des utilisations dans lesquelles les exigences d'opération comprennent une mise en mouvement par une faible puissance pour fournir une action positive du robinet lequel est très sensible à l'application d'un signal de commande. 15 Un des buts de l'invention est de fournir un robinet amélioré d'une construction compacte qui est facile et rapide a produire et à assembler et qui a des exigences minimales de service tout en fournissant une opération sûre pendant une période de temps prolongé. 20 Un autre but de l'invention est de fournir un robinet amélioré du type décrit plus haut utilisable dans une variété d'applications afin d'obtenir une plus grande gamme d'adaptation. D'autres buts et avantages en partie évidents et en partie décrits en plus amples détails ci-après. 25 D'autres particularités de la présente invention appa raîtront ci-dessous en considération de la description détaillée et des dessins annexés où : la Fig. 1 est une vue de côté partiellement en coupe et partiellement arrachée montrant un mode de réalisation préféré d'un ro~ 30 binet construit en accord avec la présente invention; la Fig. 2 est une vue partiellement en section et partiéllement arrachée montrant un mode de réalisation différent d'un opérateur de robinet pour utilisation avec ua robinet normalement fermé; la Fig. 3 est une vue, partiellement en coupe et partiellement 35 arrachée, montrant un autre mode de réalisation d'un opérateur de robinet; la Fig. 4 est une vue, partiellement en coupe et partiellement arrachée, montrant un autre mode de réalisation préféré d'un opérateur de robinet dans une position fermée; 69 16415 2 2009976 la Fig. 5 est une vue semblable à la Fig. 4 avec l'opérateur de robinet dans sa position ouverte; et la Fig. 6 est une vue, partiellement en coupe et partiellement arrachée, montrant un opérateur de robinet semblable à celui de 5 la Fig. 2 utilisée avec un robinet normalement ouvert. En se référant en détail aux dessins, un carter de robinet à fluide 10 est représenté comme ayant un corps de robinet 12 sur lequel est fixé un opérateur de robinet 14 au moyen de vis tel que représenté en 16, reliant une plaque de base 18 de l'o-10 pérateur de robinet 14 à une bride de montage 20 qui est vissée dans une cavité 22 formée dans le corps de robinet 12. Un compar-tieiaent 26 est formé dans la face inférieure 24 de la plaque de base 18, et est concentrique par rapport à la cavité 22 et un siège de robinet annulaire 28 est formé par .le corps 12 entourant 15 une partie réduite intermédiaire de la cavité 22. Une entrée 30 formée dans le corps 12 conduit à une entrée d'orifice 32 qui sera reliée d'une manière bien connue à une source convenable de fluide sous pression, non représenté, tel que l'air comprimé. De même le corps 12 est pourvu d'un orifice de sortie 20 34 qui peut-être relié, par exemple, à un cylindre ayant un piston, non représenté, commandé par le robinet. L'orifice de sortie 34 communique directement avec la cavité 22 en aval du siège de robinet 28, qui est disposé entre les orifices d'entrée et de sortie 32, 34 et la bride de montage 20 est représentée ayant un pas-25 sage d'échappement.36 relié à un autre passage 38 formé dans la plaque de base 18 ce passage conduisant à un évent 40 dans l'opérateur de robinet. Un piston ou plongeur est disposé dans la cavité 22 et par son ëloignement ou rapprochement du siège de robinet 28 per-30 met de relier l'orifice de sortie 34 alternativement avec l'orifice d'entrée 32 et le passage d'échappement 36. Dans le mode de réalisation préféré illustré, le plongeur 42 est supporté par une membrane 44 fabriqué avec un matériau convenable et élastique tel que l'uréthane, et fixé entre la plaque de la base 18 et la bride 35 de montage 20. Le piston 42 divise la cavité 22 en une chambre de débit 46 et en une chambre de contrôle 48, et une partie réduite de la tige 50 du piston/âefini avec les parties de parois environnantes du corps 12 et une chambre d'échappement 52 qui communique continuellement avec le passage d'échappement 36. Le plongeur 42 69 164Î5 3 2009976 a à son extrémité opposée à la membrane 44 une bride radiale qui sert de membre de robinet 54. La face inférieure du membre de robinet 54 supporte un joint annulaire 56 en caoutchouc ou matériau semblable qui fonctionne comme un robinet en mettant en contact 5 le siège de robinet 28 pour séparer l'orifice de sortie 34 de l'o rifice d'entrée 32. Sur la face inférieure de la bride de montage 20 est disposée une bride radiale 58 pourvue d'un joint au deuxième siège de robinet 60 fabriqué en caoutchouc ou matériau semblable, 10 afin d'établir une position ouverte du membre de robinet 54 espacée axiallement et concentrique par rapport au siège annulaire de robinet 28. Le joint 60 de la bride de montage 20 est conçu de manière à ce que la surface effective de la face inférieure du mem-15 bre de robinet 54 exposée à la pression de la conduite lorsque le plongeur 42 est dans la position ouverte, est approximativement égale à la surface définie par la périmètre intérieur du joint 60 et à des dimensions réduites par rapport à une face supérieure opposée 62 du plongeur 42. 20 Le plongeur 42 est normalement maintenu dans sa position inférieure fermée à l'aide d'un passage d'air d'alimentation 64 qui s'étend axialement à travers le plongeur 42 pour relier l'orifice d'entrée 32 à la chambre de contrôle 48. Le passage 64 pour l'air d'alimentation a une surface 25 de débit d'une dimension réduite par rapport à la surface effective du membre de robinet 54 exposé à la pression de la conduite. Avec la passage 64 continuellement exposé à l'entrée, un débit d'air d'alimentation par le plongeur 42 égalise la pression dans la chambre de contrôle 48 avec celle de la chambre de débit 46. 30 Le plongeur est alors forcé vers le bas vers la position fermée puisque là face supérieure 62 du plongeur a une plus grande surface que la surface effective du membre de robinet 54. Il est à remarquer que, une fois que le plongeur 42 est déplacé dans la po sition fermée, la partie du joint annulaire 56 exposée à l'entiè-35 re pression de la conduite d'alimentation, en contact avec le siê ge de robinet 28 est approximativement égale à la surface effective mentionnée plus haut du membre de robinet 54 et est moindre que la'surface de la face supérieure 62 du plongeur-exposé à 69 164Î5 4 2009976 l'air d'alimentation parquoi le plongeur 42 restera normalement fermé. Pour opérer le robinet et remonter le plongeur 42 dans sa position ouverte, un robinet pilote 66 est pourvu dans la chambre de contrôle 48 pour contrôler le débit d'air par un passage 5 de trop-plein 68, formé dans la base 18 représentée sur la Fig.:1 et qui relie l'évent 40. Le robinet pilote 66 comprend une paire de joints annulaires 70, 72 fixés à ses côtés opposés et une tige 74 du robinet pilote 66 traverse le passage du trop-plein 68 de la plaque de base 18. L'air d'alimentation qui tient sous pression 10 la chambre de contrôle 48 maintient normalement le robinet pilote ou de commande dans une position remontée ce qui empêche une communication de la chambre de contrôle 48 avec le passage du trop-plein 68. La tige 74 du robinet de commande et le passage du trop-15 plein ont des dimensions appropriées, afin de fournir une surface de débit prédéterminée dans le passage de trop-plein 68 et plus grande par rapport au passage 64 de l'air d'alimentation afin de permettre une évacuation de la chambre 48 par le passage de trop-plein 68 à une vitesse de débit considérablement plus grande que 20 celle à laquelle l'air pénètre par le passage d'alimentation 64. Ce passage a des dimensions pré-sélectionnées afin d'assurer un débit d'air suffisant dans la chambre de contrôle 48, afin d'obtenir un joint étanche du robinet de commande 66. One brusque réduction de la pression dans la chambre de 25 contrôle est obteriuè en donnant un signal pour déplacer le robinet de commande 66 vers le bas, afin d'ouvrir le passage à trop-plein 68. La chambre de contrôle 48 se décharge dans 1'atmosphère et la pression de l'air d'alimentation agissant sur le membre de robinet 54 surmonte la pression dans la chambre de contrôle 48 et 30 pousse le plongeur 42 vers le haut, afin de relier l'orifice d'entrée 32 à l'orificedê sortie 34 et de sceller la chambre d'échappement 52, avec le plongeur 42 dans sa position ouverte, lé robinet de commande 66 "dans une position inférieure agit pour séparer - ou fermer le passage 64 de l'air d'alimentation. Le "plôngèur 42 35 reste dans sa position ouverte jusqu'à ce que résignai^de "Contrôle est retire et que le robinet de commande scellé a-.ftou^eaù la chambré' dé contrôle 48 par la- force de la- présëion dé 'la èoiiduite, "pàrqùoi ië 'plôngëu^ 42 " retourné: dàhs': îa -^osition ferméfe^feile que ■ décrite plus Mut. • : : "••s; ;c j. s:1" fs 69 164Î5 5 2009976 Un signal de contrôle d*approximativement 0,007 Kg/cm2 contrôle d'une façon satisfaisante les pressions de la conduite sur une gamme assez large, par exemple, d'un minimum de pression tel que projeté de approximativement 1.4 kg/cm2 à un maximum de 5 pression d'opération de l'ordre de 7 kg/cm2. Bien entendu, des variations telles que par exemple une réduction de l'orifice de sortie 34 ou un changement de dimensions de la face supérieure 62, auront une influence sur l'étendue d'opération du robinet. La pression maximum d'opération peut aussi être augmentée par une 10 légère augmentation de la pression du signal de contrôle. N'importe comment, une action plus positive du robinet est effectuée selon les pressions accrues d'alimentation, la mise en mouvement du robinet se faisant typiquement approximativement 25 à 50 millisecondes après l'application du signal de commande à l'opéra-15 teur de robinet 14. Pour effectuer le signal de commande, une variété de moyens de signaux peut être fourni dans l'opérateur de robinet 14. Par exemple, le mode de réalisation préféré représenté sur la Fig. 1 incorpore une membrane 76 pour actionner le robinet pilote 66. 20 La membrane 76 est fixée entre une plaque supérieure 78 et une entretoise appropriée tel que 80 maintenu à l'aide de vis 82 dans l'ensemble définissant un cylindre 84 dans l'opérateur de robinet 14. La membrane s'étend transversalement sur le cylindre 84 25 afin de permettre un mouvement de flexion et elle est fabriquée de préférence avec du caoutchouc d'uréthane ou tout autre matière durable et élastique. La plaque supérieure 78 présente une ouverture centrale afin d'alimenter une chambre supérieure 86 du cylindre avec un fluide de commande et pour l'expulser afin de donner 30 un mouvement de va-et-vient au robinet de commande 66 pour décharger et sceller la chambre de contrôle 48. S'il est désiré d'augmenter la vitesse et la sensibilité de la membrane 76 à un signal de contrôle pour interrompre ce signal une lame de ressort 86 est représentée en pointillé sur la Fig. 1 peut être utilisée pour 35 appliquer une force de retour sur la membrane 76 afin de permettre un échappement rapide de la chambre supérieure 86» Le ressort 88 est de préférence fixé à la tige 74 du robinet de commande 66 afin d'assurer le maintien du robinet de commande en position fermée et que le robinet est entièrement opérable même sous des condi 69 16415 6 2009976 tions de basse pression. Sur les figures 2-5, les mêmes pièces sont représentées ou identifiées par les mêmes chiffres. La figure 2 représente un mode de réalisation opéré 5 manuellement dans lequel une tige 274 dépasse vers le haut le passage de trop-plein 268 et le carter 210. La tige 274 a une bride radiale 290 disposée autour d'elle mais à l'intérieur d'une capsule pour bouton-poussoir 276 entourant une partie de la tige 274. Un ressort hélicoïdal 288 siégeant entre la bride 290 et la 10 capsule du bouton-poussoir 276 repousse continuellement cette dernière du carter 210. Après avoir pressé la capsule du bouton-poussoir, le robinet pilote 266 décharge la chambre de contrôle 248 qui après cela est scellée après la relâche de la capsule du bouton-poussoir 276 sous la force de l'air d'alimentation dans la 15 chambre de contrôle 248 et la force de détente du ressort 288. La figure 3 représente un mode de réalisation qui fonctionne à lïaide d'un moyen électromagnétique dans lequel un sole-noïde 376 à basse puissance est monté sur une plaque de base 318 en alignement avec le passage de trop-plein 368. Une tige 374 du 20 robinet pilote 366 s'étend à travers le carter 310 et est utilisée comme armature pour le solénoïde 376. Le solénoïde 376 est relié à une source d'électricité appropriée (non représentée) qui après avoir été excité ou désexcité déplacera l'armature de la tige 374 pour décharger et sceller la chambre de contrôle 348. Il a été 25 trouvé qu'un fonctionnement satisfaisant peut-être obtenu avec une puissance d'approximativement 2 watts. Les figures 4 et 5 représentent une tige allongée 471 qui s'étend d'une bonne distance vers le haut du robinet pilote 466 et à l'extérieur d'un carter 410 pour fournir un interrupteur 30 d'air pour commander le robinet comme décrit plus haut avec le premier mode de réalisation. L'interrupteur à air peut fonction-nei^.vec un faible débit d'air comme par exemple dans un circuit logique à fluide. La figure 4 représente le robinet de commande 466 dans sa position scellée sous l'action de l'air d'alimenta-35 tion. La figure 5 représente la tige 474 sous l'action d'un courant d'air qui permet au robinet .pilote 466 d'ouvrir le passage de purge 468 et de ventiler la chambre de contrôle 448. La figure 6 représente un opérateur de robinet 214 semblable à celui représenté par la figure 2 mais adapté à être uti 69 16415 7 2009976 lise avec un robinet normalement ouvert. La lame de ressort 300 pousse continuellement le robinet pilote 266' contre le corps de robinet 212" afin de maintenir normalement le passage de purge 268' en communication avec la chambre de contrôle 248'. Le robi-5 net 210' est donc maintenu dans une position normalement ouverte excepté lorsque le bouton-poussoir 276" qui permet au robinet pilote 266' de sceller la chambre de contrôle 248' qui est alors sous pression par le fluide d'alimentation qui agit pour fermer le robinet. Des modifications évidentes peuvent être effectuées 10 aux modes de réalisations des figures 3 et 4 afin d'inverser le robinet étant contrôlé d'une condition normalement fermée à une condition normalement ouverte. Le robinet suivant la présente invention est particulièrement adapté pour une large variété d'applications différentes 15 et exigeantes. Bien que différents moyens peuvent être utilisés pour effectuer le signal de commande, un minimum de puissance est nécessaire et un simple opérateur peut aussi être employé pour contrôler une variété de dimensions d'orifices et de vitesses de débit sans pour cela changer les caractéristiques du signal. En 20 plus, le robinet est d'une construction compacte, économique à produire et à assembler et presque sans entretien et fonctionne longtemps avec une bonne sécurité de fonctionnement.. Bien que l'on ait décrit la présente invention par. rapport à un mode de réalisation particulier de cette dernière, on 25 comprendra bien qu'elle est suceptible de modifications supplémentaires, la présente application étant envisagée de façon à tenir compte de toutes variations, utilisations ou adaptations de l'invention, suivant en général les principes de l'invention et comprenant tout écart à la présente description qui rentre dans la 30 pratique connue ou courante de la technique à laquelle se rapporte l'invention. 69 16415 8 2009976 REVENDICATIONS 1. Un robinet caractérisé par le fait qu'il comprend un carter avec une cavité, un plongeur disposé dans cette cavité et la divisant en une chambre de débit et une chambre de contrôle, la 5 chambre de débit ayant une entrée, une sortie et xin siège de robinet entre elles, le plongeur ayant un nombre de robinet pouvant se déplacer entre les positions ouverte et fermée, un passage pour le fluide d'alimentation reliant l'entrée à la chambre de contrôle et continuellement exposé à l'entrée, que la surface ef- 10 fective du plongeur exposée au fluide d'alimentation est plus grande dans la chambre de contrôle que dans la chambre de débit qu'un passage de purge ou de trop-plein est relié à la chambre de contrôle avec une surface de débit plus grande par rapport à celle du passage du fluide d'alimentation, qu'il comprend un mo- 15 yen de signal pour effectuer le mouvement du plongeur, le moyen de signal comprenant un robinet pilote ou de commande pour contrôler le débit du fluide dans le passage de purge ou de trop-plein pour ventiler et sceller la chambre de contrôle, afin d'effectuer le fonctionnement du plongeur au moyen des forces diffé- 20 rentielles des fluides d'alimentation. 2. Le robinet suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le carter comprend un corps et un opérateur de robinet sépa-rable monté sur. le corps, l'opérateur de robinet ayant un compartiment à fluide- communiquant avec la cavité et définissant avec 25 celle-ci une chambre de contrôle, et que le moyen de signal et le passage de purge sont compris dans l'opérateur de robinet indépendamment du corps de robinet. 3. Le robinet suivant la revendication 1 et 2, caractérisé en ce que le passege du fluide d'alimentation est formé dans le 30 plongeur et s'étend axialement au travers de celui-ci pour relier l'entrée à la chambre de contrôle, 4. Le robinet suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le carter a un deuxième siège de robinet établissant la position ouverte du. membre de robinet, le 35 plongeur .ayant ufie partie intermédiaire d'une section transversale réduite, par rapport à ses parties extrêmes et coopérant avec le carter afin de définir une chambre d'échappement dans la - cavité''entre 'la. ch^ïnbre jde débit et la chambre de cçntrôle, le " passage d'échappement .est-formé dans.le carter et communique con- " '' -■*. • ~ i-"*j ~t i ■ ! , "40 tinuellement^vepjla {stiambre .déchappement et que la chambre d'é 69 16415 9 2009976 chappement relie la sortie au passage d'échappement sur un mouvement du membre de robinet dans la position fermée. 5. Le robinet suivant les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le robinet pilote est disposé dans la chambre de contrô-5 le et, que le fluide d'alimentation qui met sous pression la chambre de contrôle applique une forme au robinet pilote afin de le tenir continuellement en contact avec le carter pour sceller la chambre de contrôle. 6. Le robinet suivant les revendications 1 à 5, caractérisé 10 en ce que le robinet pilote qui est normalement maintenu en contact avec le carter pour sceller la chambre de contrôle fournit un robinet normalement fermé. 7. Le robinet suivant les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le robinet pilote disposé dans la chambre de contrôle 15 est normalement dans la position permettant de ventiler la chambre de contrôle fournissant ainsi, un robinet normalement ouvert. 8. Le robinet suivant les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le robinet pilote a une tige passant par le passage de purge ou de trop-plein. 20 9. Le robinet suivant l'une quelconque des revendications pré cédentes, caractérisé en ce que, l'opérateur de robinet comprend un cylindre en communication avec le passage de purge ou de trop-plein, une membrane opérée par pression pour produire un mouvement de flexion, le robinet pilote ayant une tige passant par le pas-25 sage de purge ou de trop-plein dans la chambre d'opération et que le mouvement de flexiôn de la membrane provoque un mouvement de va-et-vient du robinet pilote afin de ventiler et de sceller la chambre de contrôle. 10. Le robinet suivant la revendication 8, caractérisé en ce 30 que le moyen de signal comprend un solénoïde monté sur le carter en alignement avec le passage de purge ou de trop-plein et que la tige du robinet passe par le passage de purge et constitue l'armature du solénoïde. 11. Le robinet suivant la revendication 8, caractérisé en ce 35 que le moyen de signal comprend tin moyen de boutôn-poussoir sur la tige et disposé à 1'extérieur du carter pour actionner manuellement le robinet pilote. 12. Le robinet suivant les revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la surface effective du plongeur exposée au fluide d'a- 40 Iimentation dans la chambre de débit est plus grande que la sur 164Î5 10 2009976 face de débit du passage potîr le fluide d'alimentation. 13. Le robinet suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étendue des pressions du fluide d'alimentation contrôlée par le moyen de signal est d'une grandeur d1 approximativement 200 -à 1000 fois la pression de contrôle ou de commande utilisée pour faire agir le moyen de signal.