Brevet FR2004724A1 — publié le 19691128

La présente invention concerne des vannes de régulation de pression. L'emploi d'air ou d'autre gaz pour la commande de dispositifs est bien connu, et il est souvent nécessaire d'alimèn-ter un dispositif avec de l'air ou gaz à une pression inférieure 5 à celle dont on dispose sur le site. Dans ce cas, on place une vanne de régulation de pression entre le dispositif et la source. Une telle vanne permet d'alimenter une série de dispositifs, ayant chacun une pression de fonctionnement différente, à partir d'une alimentation unique dont la pression est au moins égale à la valeur 10 la plus élevée demandée par les dispositifs'. Le terme "fluide", utilisé dans la présente description, désigne l'air ou un autre gaz de service. La pression d'un fluide pour instruments, par exemple jauges pneumatiques, doit souvent être maintenue dans des toléran-15 ces serrées. La vanne suivant la présente invention permet d'obtenir une régulation précise de la pression. La vanne de régulation de pression de fluide, suivant l'invention, comprend deux chambres, séparées par une membrane, libre à sa périphérie. Cette membrane permet le passage du fluide d* 20 une quelconque des chambres à 1'atmosphères Elle est attachée à la pièce mobile d'un obturateur, placé entre l'orifice d'entrée et la première chambre qui comporte l'orifice de sortie. Un passage de fluide est prévu entre l'orific® d'entrée et la deuxième chambre. Ladite deuxième chambre est de préférence constituée par 25 une pièce placée au-dessus de.la membrane et poussée contre cette dernière, en contact à sa périphérie. Le fluide passe alors de la deuxième chambre à l'atmosphère^ par déplacement de la pièce de poussée, qui vainc la force de rappel de manière à former un étroit intervalle, entre la pièce et la membrane. 30 La membrane est normalement maintenue sur son siège par la pression dans la deuxième chambre. La communication de fluide entre l'orifice d'entrée et la deuxième chambre peut être constituée par un conduit qui traverse l3&embrane et l'obturateur mobile. 35 L'invention réalise une vanne de régulation de pression, de construction simple!. Elle ne comprend pas de parties coulissantes et ne nécessite donc qu'une lubrification réduite. La présente invention sera mieux comprise, à la lumière de la description de ses formes de réalisation, non limitatives, 40 représentées sur les dessins annexés*. 69 08010 2 2004724 Fig. 1 est une coupe axiale, à travers une première forme de réalisation, et Fig. 2 est une coupe axiale, à travers une deuxième forme de réalisation, utilisée comme transmetteur de position. 5 La vanne représentée sur la figure 1 Qomprend un corps 12, auquel est fixé, par des moyens non représentés, un chapeau 17. Bien qu'on utilise ici les termes corps et chapeau, il est entendu que la vanne peut être fixée à une surface support, en position quelconque et pas nécessairement avec le corps sous le chapeau. Le 10 corps comporte un orifice 23, pour l'entrée du fluide à haute pression, et un orifice 22, pour la sortie du fluide détendu. L'orifice d'entrée 23 conduit à une chambre d'admission 27, à travers un filtre 10. Ce dernier arrête les impuretés du fluide entrant, qui pourraient gêner le fonctionnement de la vanne. L'élément filtrant est 15 maintenu dans un siégé d'obturateur 5 et il est supporté dans le corps, par l'intermédiaire de joints 6 et 11, et d'un bouchon 9 qui se visse dans le corps. Le siège d'obturateur est de forme annulaire. Sa surface, dans la chambre d'admission 27, est chanfreinée, pour constituer une portée qui reçoit un clapet obturateur 7>. Une 20 partie allongée ou tige de, ce clapet se prolonge vers le chapeau, à travers l'orifice central du siège 5, dans une chambre de commande 21. L'orifice de sortie 22 du fluide détendu communique avec cette chambre 21. Par conséquent, lorsque le clapet se soulève de la portée, vers la chambre d'admission 27, les orifices d'entrée 25 et de sortie sont mis en communication et le fluide peut circuler entre eux!» Le chapeau est en contact avec le corps le long d'une surface annulaire. Près de cette surface, le corps présente un épaule-ment, qui forme une portée 26. Celle-ci reçoit une membrane souple 30 14. Cette membrane est en matière élastique, ou, en variante, elle peut être constituée par une plaque souple, par exemple comportant des ondulations circulaires. La membrane est reliée à l'obturateur 7, au moyen d'un écrou 3 qui coopère avec une partie fiietée de la tige d'obturateur traversant la membréne. Un joint annulaire 4 est 35 placé entre l'écrou et la surface de la membrane. Une plaque 13 est prévue du côté de la membrane orienté vers la chambre de commande 21. On voit donc que le déplacement de la partie centrale de la raem-. brane vers le corps entraîne l'éloignement du clapet 7 de la portée du siège 5. , 40 La membrane est maintenue sur l'épaulement 26 par un 69 08010 3 2004724 disque de poussée 15, comportant une saillie annulaire qui vient en contact avec la surface libre de la membrane. Le disque 15 est en forme de cuvette, de manière a réserver l'emplacement de l'écroù 3 et aussi délimiter une chambre de pilotage 20. Un conduit 8, de fai-5 ble section, est disposé axialement dans le clapet, de façon à assurer une communication de fluide entre la chambre d'admission 27 et la chambre de pilotage 20. Le conduit 8 est avantageusement constitué par une aiguille hypodermique ou un tube semblable, de petit diamètre. . 10 Le disque de poussée 15 est maintenu en contact avec la membrane 14 par un ressort principal 2, hélicoïdal, qui s'appuie à son autre extrémité sur un siège 16\. Le disque est par conséquent poussé vers le corps 12, avec une certaine force, qui peut être modifiée par réglage de la compression du ressort 2. Une tige 24 15 pénètre dans le chapeau 17 et «oopère avec ce dernier sur une cer-' taine longueur de filetage). L'extrémité de la tige 24 qui se trouve dans le chapeau 17 forme un siège pour une bille 1, placée entre la dite tige et le siège 16 du ressort. La tige 24 peut être tournée au moyen d'une poignée 19, pour modifier la compression du res-20 sort 2 et par conséquent la poussée qui s'exerce sur le disque 15. Un écrou de blocage 18 permet de verrouiller la tige à sa position choisie. Le volume intérieur du chapeau 17 communique avec l'atmosphère ambiante, par un orifice 25. Une prise d*impulsion 28 est 25 prévue dans l'orifice de sortie 22, afin de contrôler la pression ' détendue. La description ci-dessus montre que le fluide, qui entre dans la vanne par l'orifice 23, peut sortir en suivant trois chemins différents. Dans le premier chemin, le clapet est éloigné de 30 son siège et le fluide s'écoule par conséquent à travers le siège d' obturateur, dans la chambre de commande 21, et sort par l'orifice 22. Le deuxième circuit intervient lorsque le fluide s'écoule, à travers le conduit 8, dans la chambre de pilotage 20. Si la 35 pression est suffisante pour déplacer le disque 15 contre l'action du ressort de tarage, de façon à supprimer le contact entre le disque et la membrane 14, le fluide s'échappe par l'orifice 25. La périphérie de la membrane 14 peut quitter l'épaulement 26, pour permettre au fluide de passer de la chambre de commande 21 40 dans le chapeau, et de là par l'orifice 25. Cette situation se pro- 69 08010 4 Zan ^ duit lorsque la tension du ressort 2 est réduite» de sorte que la pression appliquée à le$ériphériè n'est pas suffisante pour maintenir celle-i ©n contact avec 1'épaulement 26, contre la pressiez régnant dans la chambre 21# Cela constitue le troisième chemin pos-5 siblë. La forme de réalisation, représentée sur la figure 2, est de construction analogue à celle de la figure 1, mais elle utilise un moyen de rappel différent, pour appliquer le disque de poussée 15A contre la membrane 14A. Un ressort à lame 2A, monté rigidement 10 dans un bloc 29, est disposé au-dessus du disque 15A et il est séparé de ce dernier par une bille 1A. Un contact mécanique variable est appliqué, au point 30, et permet de modifier la pression exercée par le ressort 2A sur la bille 1A. La forme de réalisation de la figure 2 peut également ê-15 tre utilisée comme transmetteur de position. Le'point 30 est alors ' relié à une pièce d'un dispositif dont on veut indiquer un paramètre de position. Lorsque ce paramètre v$rie, la force appliquée au point 30 varie également et la pression détendue, h l'orifice de sortie 22A, varie. Par conséquent, lorsqu'on admet une certaine 20 haute pression à l'orifice d'entrée 23A, le changement de position d'un dispositif est transformé par la vanne en une variation de pression de fluide. Cette pression modulée peut ensuite être utilisée pour actionner un indicateur, à une station éloigné#* Le fonctionnement du régulateur de presisien suivant 1* 25 invention sera maintenant mieux compris, à la lumière de la description qui précède. Les repères utilisés s* rapportent à la figure 1, mais il est entendu que les-mêmes repères sont utilisés pour la figure 2S avec l'indice A. Les deux formes de réalisation diffèrent seulement par les moyens utilisés pour exercer une pression mécani-30 que sur le disque de poussée. Le fluide à l'admission entre par 1* orifice 23, puis dans la chambre de pilotage 20 à un débit réglé par le conduit 8. Le fluide s'échappe de la chambre de pilotage 20, par la soupape de décharge formée par la surface de la membrane 14 et la saillie annulaire du disque 15. Le débit, d'échappement du flui-35 de dépend de la charge exercée par le ressort principal 2, de sorte ' que la pression dans la chambre de pilotage est alrrâiiprGportionnel-le à la charge du ressort 2. La pression dans la chambre de pilotage 20 est appliquée sur l'obturateur 7, par 1 'intertaédl'aire de la membrane 14. Le déplacement de l'obturateur permet au fluide de passer 40 dans la-chambre de commande 21 et, de là, dans l'orifice de sortie BAD ORIGINAL 69 08010 5 2004724 22. L'obturateur reste dans cette position d'ouverture tant que la pression dans la chambre de pilotage 20 dépasse la pression dans la chambre de commande 21. L'obturateur 7 se rapproche de son siège, pour fermer la vanne, lorsque la pression dans la chambre 21 se rap-5 proche de la pression dans la chambre de pilotage 20. La vanne est fermée lorsque la pression voulue est présente dans la chambre de commande. Si la force exercée par le ressort principal est réduite, la poussée sur le disque 15 diminue également et le fluide s'échap-10 pe de la chambre de pilotagè 20, ce qui fait baisser la pression dans cette chambre. La membrane se soulève alors de son siège sur l'épaulement 26, ce qui provoque une diminution de la pression dans la chambre de commande 21 et La conduite de sortie, jusqu'à ce que les pressions sur chaque face de la membrane soient à nou-15 veau équilibrées. Le régulateur de pression suivant l'invention peut recevoir deux applications principales. Dans le premier cas, il y a un écoulement continu de fluide à travers la vanne, de sorte qu'on obtient un débit de fluide sous une pression régulée. Le fluide s' 20 écoule 4e l'orifice d'entrée 23, avec une fuite constante de la chambre de pilotage 20, entre le disque de poussée 15 et la membrane 14f. La pression dans la chambre de pilotage est suffisante pour déformer légèrement la membrane, de sorte que le fluide suit le dit premier chemin et sort de la vanne par l'orifice 22. La réduction 25 de pression est obtenue par la perte de charge dans .l'étroit passage annulaire entre l'obturateur 7 et son siège. Dans la deuxième application, le fluide sous pression régulée est envoyé dans une conduite a extrémité morte, c'est-à-dire à travers laquelle aucun écoulement n'a lieu. La pression à 30 l'orifice de sortie 22 est déterminée par la pression dans la chambre de pilotage. L'obturateur 7 est normalement fermé. Si la pression dans la conduite tombe au-dessous de la valeur désirée, par exemple à cause d'une fuite, la vanne s'ouvre alors pendant un court instant, pour augmenter la pression de sortie. 35 On constate également que la membrane de la vanne sui vant l'invention est soumise, pendant le fonctionnement, à une pression sensiblement égale sur ses deux faces, ce qui augmente sa fidélité et réduit le risque de panne par déchirure de la membrane. La communication entre l'orifice d'entrée et la deuxième 40 chambre doit être de petit calibre. Cela provient de ce que, pendant 69 08010 6 2004724 le fonctionnement normal de la vanne, il y a une perte continue de fluide de la deuxième chambre, à la périphérie de la membrane. Il faut que cette perte soit aussi faible que possible, puisqu'elle est prélevée sur le fluide comprimé fourni au dispositif!» Le dia-5 mètre de la communication doit par conséquent être très petit, tout ■ en assurant un débit de fluide suffisant pour actionner la vanne convenablement. Une perte acceptable, dans les conditions normales, est de l'ordre dè 2,8 l/mn d'air. Il est entendu que des modifications peuvent être appor-10 tées dans la forme et la construction du dispositif suivant l'invention, sans sortir du cadre de la présente invention 5 celle-ci n'est pas limitée aux formes de réalisation, représentées et décrites ci-dessus à titre d'exemple. 69 08010 REVENDICATIONS 1»--Vanne de régulation de pression de fluide, qui comprend deux chambres séparées par une membrane, le fluide dans les chambres pouvant s'échapper au moins sur une partie de la périphérie de la membrane, cette dernière étant réliée au clapet mobile d'un obturateur placé entre l'orifice d'entrée et la première chambre, qui comporte l'orifice de sortie j une communication de fluide est prévue entre l'orifice d'entrée et la deuxième chambre. 2. Vanne de régulation , suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la deuxième chambre est formée par une pièce de poussée, disposée sur la membrane et en contact avec celle-ci à sa périphérie, ladite pièce pouvant être éloignée de la membrane, par la pression de fluide dans la deuxième chambre, contre 1* action d'une force de rappel. 3. Vanne de régulation, suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la force de rappel peut être modifiée, pour permettre un déplacement de la pièce dé poussée par rapport à la membrane, à une valeur particulière de la pression de fluide dans la deuxième chambre. 4. Vanne suivant une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la communication de fluide entre 1'orifice d'entrée et la deuxième chambre est un conduit traversant le clapet d'obturateur. Vanne suivant une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le siège d'obturateur est annulaire et qu'il est traversé par le clapet mobile. 6. Vanne suivant une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la membrane peut se soulever à sa périphérie, par rapport à un siège annulaire, pour permettre 1' échappement de fluide de la première chambre. 7. Vanne suivant une quelconque des revendications 3 à 6, caracté risée en ce que la force de rappel est exercée sur la pièce de poussée par un ressort hélicoïdal dont on peut modifier la compression. 8* Vanne suivant une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que la force de rappel, est exercée sur la pièce de poussée par un ressort à lame en console, sur lequel une force variable peut être appliquée» BAD ORIGINAL