Brevet FR2017499A1 — publié le 19700522

La présente invention concerne des soupapes, valves ou analogues hydrauliques de décharge. Dans un système hydraulique on peut insérer une soupape ou valve de décharge dans le conduit à haute pression entre la pompe hydraulique et un ou plusieurs organes du mécanisme actionné hydrauliquement. La fonction principale d'une telle soupape ou analogue est d'assurer, de façon automatique, un by-pass ou une dérivation du fluide depuis le conduit sous haute pression jusqu a un réservoir de stockage ou jusqu'à l'admission d'une pompe lorsque la pression atteint une valeur maximale prédéterminée et de fermer le conduit de by-pass ou de dérivation lorsque la pression tombe à une valeur minimale prédéterminée. La soupape ou analogue a ainsi au moins trois orifices, un orifice d'admission reLié à la pompe, un orifice d'alimentation relié au conduit sous haute pression et un orifice de sortie relié au conduit de by-pass ou de dérivation. On prévoit, selon la présente invention, une soupape ou analogue de déchargehyd iqre comportant un orifice d'admission communiquant séparément avec un orifice d'alimentation et un orifice de sortie, une première soupape de retenue ou de nop-retour disposée entre l'orifice d'admission et l'orifice d'alimentation et établissant la communication avec l'orifice d'alimentation, et une seconde soupape de retenue ou de non retour disposée entre l'orifice d'admission et l'orifice de sortie et établissant la communication avec l'orifice de sortie, ladite première soupape comportant un élément mobile sollicité en direction d'une position de fermeture par des moyens résilients et prévu pour être ouvert par une différence de pression de fluide prédéterminée entre l'orifice d'admission et l'orifice d'alimentation,-la seconde soupape comportant un élément mobile sollicité en direction de sa position de fermeture par des moyens résilient s et prévu pour être sollicité , de façon croissante , en direction de sa position d'ouverture, par une pression de fluide croissante dans l'orifice d'alimentation. les moyens résilients précités comportent, de préférence, pour chaque élément de soupape ,un ou plusieurs ressorts hélicoïdaux, chacun de ces ressorts pouvant être réglé de façon que la force agissant sur l'élément de soupape auquel il est associé varie. Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, les deux éléments de soupape ont une forme générale cylindrique et sont montés de façon coulissante et coaxialement dans un carter cylindrique et sont séparés par un premier et un second gradins prévus dans ledit carteretqui constituent des sièges pour lesdits éléments de soupape, le carter précité ayant une ouverture 'd'admission dans sa paroi située entre les gradins précités, une ouverture d'alimentation dans sa paroi située au delà du premier gradin et une ouverture de sortie située dans sa paroi au delà du second gradin, le second élément desoupape étant muni d'une saillie axiale en forme de tige, relativement mince, traversant, de façon coulissante et de façon étanche, un passage axial prévu dans le premier élément de soupape, ledit passage étant, à son extrémité la plus éloignée du second élément axe soupape en communication ouverte avec l'orifice d'alimentation, ledit second élément desoupape étant muni en outre d'une cavité cylindrique interne en communication ouverte avec l'orifice d'admission et fermée, de façon coulissante, à son extrémité la plus éloignée duditpremier élément de soupape par un piston, des moyens d'arrêt étant en outre prévus pour limiter le mouvement axial dudit piston relativement au carter précité. L'invention sera mieux comprise en se référant à un mode préférentiel de réalisation qui sera décrit ci-après. Dans les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple. - la figure 1 est une vue latérale du carter de soupape - la figure 2 est une vue en plandudit carter - la figure 3 est une vue en bout du carter selon la flèche C de la figure 2 - la figure 4 est une coupe latérale de la soupape selon la ligne A-A de la figure 2. En se référant au dessin on voit que la soupape hydraulique de décharge comporte un carter creux 10, fermé, à ses extrémités, par des organes de fermeture d'extrémité 12 et 14 respectivement. Le carter est muni également de trois trous de montage 16 et de trois orifices communiquant avec l'intérieur creux, c'est-à-dire un orifice d'entrée 18 , un orifice d'alimentation 20 et un orifice de sortie 22. Chacun de ces orifices comporte une partie filetée permettant de réaliser la connexion avec un cnnduit hydraulique. L'intérieur creux du carter de soupape est muni, en 24, de gradins dirigés vers l'intérieur, et définissant une partie 26 uniformément cylindrique et relativement étroite à l'intérieur de laquelle est logé un manchon de logement de soupape cylindrique 28. le manchon est monté à frottement doux dans lapartie 26 du carter et il est retenu par une partie filetée 30, prévue à l'une de ses extrémités et par la venue en butée d'épaulement 32, prévus à l'autre extrémité dudit manchon, avec la partie en gradin 24 du carter 10. le manchon 28 comporte des extrémités uniformément cylindriques34 et 36 respectivement, séparees par une partie 38 en gradins dirigés vers l'intérieur qui forment un premier et un second siège de soupape 40 et 42 respectivement. les parois du manchon sont munies d'ouvertures, une ouverture d'alimentation 44 prévue dans la partie d'extrémité 34 et débouchant dans l'orifice d'alimentation 20, une ouverture d'entrée 46 prévue dans la partie en forme de gradins 38 et débouchant dans l'orifice d'entrée 18 et une ouverture de sortie 48 prévue vers la partie d'extrémité 36 et débouchant dans l'extrémité plus large 50 de l'intérieur du carter, laquelliest, à son tour, en communication ouverte avec l'orifice de sortie 22. Un premier élément de soupape 52 est monté coulissant dans la parte d'extrémité 34 du manchon 28 et il est repoussé par un ressort hélicoidal 54, de façon à être en contact étanche avec le premier siège de soupape 40. Un second élément de soupape 56estmonté de façon coulissante dans l'extrémité 36 du carter et est repoussé pour être amené en contact étanche avec le second siège de soupape 42 par trois ressorts hélicoïdaux 58, 60 et 62. Ces trois ressorts sont disposés concentriquement l'un à l'intérieur de l'autre et portent sur les parties en gradin d'une paire de butées ou analogues 64 et 66, la butée 64 étant en appui contre l'extlémXté externe de l'élément de soupape 56 et la butée 66 étant fixée au carter 10. La butée 66 est réglable axialement par rapport à l'intérieur du carter par le fait qu'elle est vissée sur un arbre axial 68 qui est monté de façon étanche mais rotative dans l'élément de fermeture d'extrémité 14. La tête 70 de l'arbre précité est munie, sur sa face externe, d'une fente ou analogue 72 grâce à laquelle on peut la faire tourner de l'extérieur du carter en utilisant par exemple une tourne-vis. Un bouchon d'extrémité amovible 74 protège la tête 70 d'un déplacement accidentel. La butée 66 est empechée de tourner grâce à des doigts radiaux 76, solidaires de ladite butée, et monté8 coulissants dans des rainures axiales 78 prévues sur la face interne du carter. Ainsi la rotation de l'arbre 68 a pour effet de déplacer la butée 66 axialement et augmente la force exercee par les ressorts 58, 60 et 62 sur le second élément de soupape 56. L'élément de soupape 56 est muni d'une saillie ou d'un prolongement 80 axial, en forme de tige, relativement étroit, prévu à son extrémité interne et qui traverse, de façon coulissante mais étanche un passage axial 82 prévu dans le premier élément de soupape 52. le passage 82 débouche dans une cavité 84 dans laquelle est logé le ressort 54 et qui est en communication ouverte avec l'orifice d'alimentation, par l'intermédiaire d'ouverture 86 préveesdaosta paroi de l'élément de soupape 52. L'élément de soupape 56 est muni également d'une cavité cylindrique interne 88 qui est en communication permanente avec l'orifice d'entrée ou d'admission 18 par l'intermédiaire du conduit axial 90 et des ouvertures radiales 92 prévues dans la paroi de la saillie ou prolongement 80 en forme de tige de l'élément de soupape. La cavité 88, (dont le diamètre interne est inférieur au diamètre du second gradin 38) est fermé, à son extrémité externe, de façon coulissante par un piston 94. le mouvement axial du piston est limité dans une direction par la paroi d'extrémité de la cavité 88 et dans l'autre direction par butée contre la face d'extrémité 95 de l'arbre 68. IJe fonctionnement de la soupape de décharge est le suivant. les trois orifices sont reliés à leurs conduits hydrauliques respectifs et la rompe hydraulique est mise en marche. ra pression dans le conduit d'admission s'élève jusqu'à ce qu'elle soit suffisante pour vaincre la force exercée par le ressort 54 et toute pression existant dans le conduit d'alimentation, à la suite de quoi l'élément de soupape 52 est soulevé de son siège 40 et le fluide s'écoule dans le conduit d'alimentation. L'élément de soupape 56 reste fermé à ce stade du fonctionnement.Les forces principales qui tendent à maintenir ce dernier élément de soupape en position de fermeture sont la pression dans la cavité 88 (qui communique avec l'orifice d'entrée par le conduit 90 et les ouvertures 92) et les ressorts 58, 60 et 62; les forces tendant à ouvrir l'élément de soupape 56 sont la pression d'entrée dans l'anneau 83 autour du prolongement ou analogue 80 de l'élément de soupape et la pression dans le conduit d'alimentation agissant sur l'extrémité 81 de ce prolongement. Lorsque le premier élément de soupape s'ouvre, la pression dans le conduit d'alimentation s 'élève et en conséquence la pression dans lacavité 84 s;élève et augmente la force exercée sur la face d'extrémité du prolongement 80 de l'élément de soupape 56, ceci dans la direction axiale , ce qui tend à éloigner l'élément de soupape de son siège. lorsque la pression dans la ligne d'alimentation augmente , il arrive un moment où la force exercée sur la prolongement 80 est suffisamment grande pour que une force tendant à ouvrir l'élément de soupape 56 soit supérieure aux forces qui tendent à le maintenir fermé. A ce moment le second élément de soupape s'ouvre et le fluide venante l'orifice d'entrée est libre de traverser les ouvertures 48 et l'orifice de sortie 22.Il en résulte que la pression dans le conduit d'entrée s'élève et que le premier élément de soupape 52 revient sur son siège . Le second élément de soupape est cependant maintenu ouvert par la pression régnant dans le conduit d'alimentation et agissant sur le prolongement 80 de l'élément de soupape 56. Ainsi, aussi longtemps que la pression dans le conduit d'alimentation demeure mu Niveau, le second élément de soupape reste ouvert et le fluide venant de la pompe hydraulique est dérivés vers le réservoir à basse pression ou vers de la pompe.Lorsque, par suite de la perte de fluide dansle conduit d'alimentation, par exemple par utilisation d'un mécanisme hydraulique ou encore par fuite, la pression dans le conduit d'alimentation baisse suffisamment, l'élément de soupape 56 revient en contact avec son siège et la pression est rétablie une fois de plus dans le conduit d'entrée et le cycle se répète. On voit, de la description qui précède, qu'un facteur important dans la conception de la soupape réside dans les aires transversales efficaces et de l'élément de soupape 56 et dans la force exercée par des ressorts 58,60 et 62. On peut faire varier la force des ressorts en prévoyart seulement un ou deux ressorts au lieu des trois ressorts représentés et cette force peut également être réglée avec précision par rotation de l'arbre 68.Dans un exemple pratique les aires transversales effectives et les forces des ressorts sont choisies de telle façon que la pression de charge de la soupape soit 80% de la pression de décharge, c'bst-à-dire que la pression dans le conduit d'alimentation pour laquelle le second élément de soupape se ferme est 80% de la pression dans ledit conduit d'alimentation pour laquelle il s'ouvre. La valeur effective de la pression d'ouverture dépend évidemment de la force exercée par les ressorts 58, 60 et 62 et cette valeur est réglable dans certaines limites comme il a été expliqué ci-dessus. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisatinn décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier ellecomprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon ltesprit de l'invention. R E V E N D I C A T I 0 N S 1- Soupape de décharge hydraulique caractérisée en ce qu'elle comporte un orifice d'entrée communiquant séparément avec un orifice d'alimentation et un orifice de sortie , une première soupape anti-retour prévue entre l'orificed'entréeet l'orifice d'alimentation et établissant la communication avec ledit orifice d'alimentation et une seconde soupape anti-retour prévue entre l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie et établissant la communication avec ledit orifice de sortie, ladite première soupape comportant un élément mobile sollicité vers sa position de fermeture par des moyens résilient s et prévu pour être ouvert par une différence de pression de fluide prédéterminée entre l'orifice d'entrée et l'orifice d'alimentation, ladite seconde soupape comportant un élément mobile sollicité en direction de sa position de fermeture par des moyens résilients et prévu pour être - - sollicité , de façon croissante, vers sa position ouverte par une pression de fluide croissante dans ledit orifice d'alimentation. 2- Soupape selon la revendication 1 caractérisée en ce que le second élément de soupape précité comporte un prolongement axial en forme de tige, relativement mince, coulissant, de façon étanche, dans un passage axial prévu dans le premier élément de soupape précité, ledit passage étant, à son extrémité la plus éloignée du second élément de soupape précité, en communication ouverte avec l'orifice d'alimentation. 3- Soupape selon la revendication 2 caractérisée en ce que le second élément de soupape précité est muni en outre d'une cavité cylindrique interne en communication directe avec l'orifice d'entrée précité et fermé de façon étanche et coulissante à son extrémité la plus éloignée du premier élément de soupape, par un piston, des moyens d'arrêt étant prévuspour limiter le mouvement axial dudit piston par rapport au carter de la soupape. 4- Soupape selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que les deux éléments de soupape précités ont une forme générale cylindrique qui sont montés coaxialement, de façon coulissante, dans un carter cylindrique et sont séparés par un premier et second gradins qui sont prévus dans le carter et constituent des sièges pour lesdits éléments de soupape, le carter précité ayant une ouverture d'entrée dans sa paroi comprise entre lesdits gradins, une ouverture d'alimentation dans sa paroi située au delà du premier gradin et une ouverture de sortie dans sa paroi située au delà du second gradin. 5- Soupape selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que les moyens résilients précités comportent des ressort1icoldaux, l'un de ces ressorts au moins étant réglable de façon à faire varier la force qu'il exerce sur l'élément de soupape correspondant. 6- Soupape selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que les moyens résilient s précités comportent des ressorts hélicoïdaux , l'un desdits éléments de soupape mobile précité étant prévu pour être sollicité par une pluralité desdits ressorts disposés coaxialement, l'un au moins de ces ressors étant amovible pour permettre de modifier la force exercée sur l'élément de soupape.