Brevet FR2137920A1 — publié le 19721229

mM §,17390 1 2137920 La présente invention se rapporte à des soupapes à ï *. '• poussoir. . On connaît de nombreux types de soupapes actionnées par des cames de différentes sortes, mais ces systèmes à came 5 présentent en général l'inconvénient d'une usure rapide de la surface de came, en service continu, malgré l'utilisation de surfaces de contact très dures et leur lubrification. La présente invention a pour objet une soupape dans laquelle l'usure du mécanisme de commande de la soupape est consi-10 dérablement réduite. Le dispositif suivant l'invention comprend un organe obturateur, ou clapet, qui peut être déplacé, entre des positions d'ouverture et de fermeture de lasoupape, par le mouvement d'un poussoir, et des moyens de déplacement du poussoir, à partir d'une 15 position de repos, contre l'action d'un moyen de rappel. Les dits moyens de déplacement comprennent une plaque fixe, espacée du poussoir dans sa position de repos, et une pièce tournante, qui retient une bille et qui est susceptible de tourner de façon h amener cètte-partie de retenue entre le poussoir et la plaque, 20 ladite bille éloignant alors, dans cette position de la pièce tournante, le poussoir de sa position de repos, contre l'action des moyens de rappel. De cette façon, puisque la bille roule pendant son déplacement sur lajplaque, elle présente une partie différente de sa 25 surface, chaque fois qu'elle vient en contact avec le poussoir, ce qui réduit considérablement son usure. En outre, cette disposition facilite la lubrification du poussoir. En effet, si un lubrifiant est déposé sur la surface de la plaque, il est entraîné par la surface de la bille et transféré ainsi sur le poussoir. 30 Dans une forme préférée de réalisation, le poussoir et le clapet sont solidaires. Avantageusement, si le clapet est du type à champignon, sa tige constitue le poussoir. La pièce tournante peut avoir la forme d'une plaque parallèle à ladite plaque fixe. Dans ce cas, la partie de retenue de la bille peut être formée par 35 un trou circulaire percé à travers la plaque tournante. Cette dernière peut être circulaire et comporter à sa périphérie des dents qui engrènent avec une vis d'entraînement. La bille est de préférence en matière dure, verre ou acier par exemple. 40 Les moyens de déplacement du poussoir peuvent comporter 72 17390 2 2137920 plusieurs billes, situées dans des parties de retenue respectives de la pièce tournante. La bille peut commander plusieurs poussoirs, à chaque rotation de la pièce tournante. Par exemple, elle peut déplacer, à chaque tour, deux poussoirs reliés à deux clapets sé-5 parés. L'invention fournit également une soupape de distribution d'air, capable de mettre alternativement et successivement en communication une arrivée d'air avec une sortie, et cette sortie avec un échappement. Ce dispositif comprend une soupape du 10 type décrit ci-dessus, dans laquelle la bille peut déplacer deux poussoirs, à chaque tour de la pièce tournante. Un des poussoirs actionne un clapet qui commande la communication entre l'arrivée d'air et la sortie ; l'autre poussoir actionne un clapet qui commande la communication entre la sortie et l'échappement. 15 La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la présente description de ses formes de réalisation, non limitatives, représentées sur les dessins annexés, et concernant deux soupapes de distribution d'air, utilisables par exemple dans un système tel que celui qui est décrit dans le brevet anglais 20 n° 1 105 383. Fig. 1 représente une coupe schématique, à travers une première soupape de distribution d'air, conforme à l'invention, et Fig. 2 est une coupe schématique, à travers une deuxième soupape de distribution d'air. 25 Les parties correspondantes sont désignées par les mêmes repères, sur les deux figures. On voit que le distributeur d'air comprend un corps de soupape 11, comportant un orifice d'entrée 12, un orifice de sortie 13 et un orifice d'échappement 14. L'orifice d'entrée est raccordé a une source d'air, qui peut être munie d'une 30 soupape de sécurité, comme représenté dans le brevet précité. L'orifice de sortie 13 est raccordé à une pompe, par exemple du type à piston décrit dans le même brevet. L'orifice d'entrée 12 est formé dans un bouchon 15, vissé dans le corps 11. Ce bouchon 15 est traversé par un trou 16 qui communique avec un alésage coaxial 35 17 du corps 11. Un clapet 18, du type à champignon, ferme un orifice 1 9 à la base de l'alésage 17, la tête 20 du champignon étant située à l'intérieur de l'alésage 17 et sa tige 21 traversant l'orifice 19. La surface de la tête 20 qui est tournée vers l'orifice d'entrée 12 comporte un épaulement 22. Un ressort de rappel 23 agit 40 entre 1'épaulement 22 et un épaulement formé par l'extrémité du 72 17390 3 2137920 bouchon 15, le diamètre de l'alésage 16 du bouchon étant plus petit que celui de l'alésage 17 à l'intersection des deux alésages. La tête 20 du clapet 18 porte, dans un siège annulaire, 5 un joint torique 25 en matière élastiquement compressible,néoprè-ne par exemple, qui vient en contact étanche avec l'orifice 19 lorsque le clapet 18 est fermé. L'orifice de sortie 13 est également équipé d'un bouchon 26 percé d'un trou 27 qui communique avec un alésage 28 du 10 corps 11. Un orifice 29, situé à la base de l'alésage 28, est fermé par un clapet 30 en forme de champignon, rappelé en position de fermeture par un ressort 33 et comportant une queue 32. Les alésages coaxiaux 16, 17 et les alésages coaxiaux 27, 28, sont parallèles entre eux, ainsi que les axes des clapets 18 et 30. Le 15 clapet 30 est identique au clapet 18 et ne sera donc pas décrit plus en détail. Un passage 31 fait communiquer le côté de l'orifice 19, à l'opposé de l'alésage 17, avec l'alésage 28 au-dessus de la soupape 30. L'orifice 29 fait communiquer le côté opposé de 1' alésage 28 avec l'orifice d'échappement 14. 20 Les clapets 18, 30 sont actionnés par des moyens capa bles de soulever les queues 21, 32, respectivement, et par conséquent d'éloigner les clapets de leur position de repos ou de fermeture, contre l'action des ressorts 23, 33 respectivement. Ces moyens comprennent une plaque circulaire tournante 34, percée d' 25 un trou circulaire 43 dans lequel est logée une bille sphérique 35, en verre, qui roule sur une plaque fixe 36 délimitant une chambre 37 à l'intérieur de laquelle se trouvent la bille 35 et la plaque 34. La bille 35 est ajustée librement dans le trou 43, de façon à ne pas être gênée dans son roulement sur la plaque 36. 30 Les tiges de clapets 21, 32, pénètrent dans la chambre 37, à travers sa paroi opposée à la plaque 36, les parties de ces tiges qui font saillie dans ladite chambre constituant des poussoirs. Les tiges 21, 32 sont guidées par des bagues 39, 38 respectivement, leur étanchéité par rapport a ces guidages étant assurée 35 par des joints toriques 41, 40 respectivement. Les plaques 34 et 36 sont parallèles entre elles, et les tiges 21, 32 sont perpendiculaires à ces plaques. La plaque 34 est guidée en rotation, autour d'un axe perpendiculaire à son plçin, par une tige 42 qui est montée entre le corps 11 et la 40 plaque 36 et qui traverse la plaque 34. Le trou 43 de cette der 72 17390 4 2137920 nière retient la bille et l'oblige à se déplacer avec la plaque, en rotation autour de l'axe 42. Le trou 43 est situé de telle façon que, pendant la rotation de la plaque 34, la bille passe directement sous le^iges 21, 32, successivement. On voit clairement, 5 sur la figure 1,que la bille 35 ne peut pas s'échapper du trou 43, puisque la plaque 36 est à une distance de l'autre paroi de la chambre 37 seulement légèrement supérieure au diamètre de la bille 35. Les tiges 21, 32 pénètrent dans la chambre 37 d'une valeur telle que la distance entre leur extrémité inférieure, et la pla-10 que 36 soit inférieure au diamètre de la bille 35. La plaque tournante 34 est circulaire et comporte, près de son bord extérieur, des dents 44 qui engrènent avec une vis, non représentée, entraînée par un arbre 45. Le fonctionnement de la soupape de distribution suivant 15 l'invention est le suivant. L'arbre 45 entraine en rotation la vis et les dents 44, de sorte que la plaque 34 tourne autour de la tige 42. Lorsque la bille 35 n'est en contact avec aucun des poussoirs 21 ou 32, les clapets 30, 18 occupent leur position de repos ou de fermeture. Dans ce cas, l'air ne peut traverser ni 1' 20 orifice d'entrée 12 ni l'orifice de sortie 13. Puisque la plaque 34 est entraînée en rotation, la bille 35 se déplace et vient passer entre la plaque 36 et la tige 21. Il en résulte un soulèvement de cette tige, contre l'action du ressort 23, la distance entre la tige et la plaque 36 étant infé-25 rieure au diamètre de la bille 35. Bien qu'il existe un certain glissement de la surface inférieure de la tige 21/sur la surface de la bille 35, ou un glissement de la surface de la plaque 36 sur la surface de la bille 35, comme la bille a roulé sur la plaque 36 avant de rencontrer la tige 21, c'est toujours une partie différen-30 te de la surface de la bille 35 qui vient en contact avec la tige. Ainsi, l'usure éventuelle est répartie sur toute la surface de la bille, à la différence d'une surface de came usuelle dans laquelle la partie en contact est toujours la même et s'use donc rapidement. Lorsque le clapet 18 s'ouvre, comme décrit ci-dessus, 35 l'air peut passer de l'orifice d'entrée 12 à l'orifice de sortie 13, par l'intermédiaire des alésages 16, 17, de l'orifice 19 dont le clapet 18 est ouvert, du passage 31 et des alésages 28 et 27. L* orifice de sortie 13 peut être raccordé à un appareil utilisateur, par exemple le dispositif de lubrification décrit dans le brevet 40 anglais n° 1 105 383. (72' 17390 5 2137920 • ' - ; La plaque 34 continuant à tourner, la bille 35 quitte r la tige 21 et le clapet 18 se ferme. Une impulsion pneumatique 'a donc été engendrée, par les opérations ci-dessus, et dirigée ' "vers l'appareil utilisateur. La rotation de la plaque 34 se pour-5 suivant, la bille 35 arrive entre la plaque 36 et la tige 32, et ouvre le clapet 30, par soulèvement de la tige 32, contre l'action du ressort 33. L'ouverture du clapet 30 permet à l'air de revenir de l'appareil utilisateur, par l'intermédiaire des alésages 27, 28, l'orifice 29 et l'orifice d'échappement 14. 10 On voit qu'à chaque tour de la plaque 34, les clapets 18, 30 s'ouvrent chacun alternativement, pendant un court laps de temps, de façon à mettre en communication, alternativement, l'orifice d'entrée 12 avec l'orifice de sortie 13, et l'orifice de sortie 13 avec l'orifice d'échappement 14. 15 Cette disposition présente l'avantage, déjà mentionné, de réduire l'usure des surfaces en contact, puisque la bille rencontre les tiges à chaque fois en un point différent de sa surface. Un autre avantage réside en ce que, si une petite quantité de lubrifiant est déposée sur la plaque 36, ce lubrifiant sera recueilli 20 par la surface de la bille pendant sa rotation et transféré sur lès tiges 21, 32. Ces dernières se trouvent donc lubrifiées, pour leur mouvement dans les guidages 39, 38. D'autre part, les tiges 32, 21 sont en matière, laiton par exemple, qui supporte bien 1' abrasion en cas de défaut de lubrification, et la bille 35 possède 25 une surface polie, relativement très dure, qui ne s'use pratiquement pas et n'absorbe pas les particules formées par l'usure" de la tige, qui risqueraient d'accélérer le phénomène. Grâce aux caractéristiques ci-dessus, il ne se produit pratiquement pas d'usure. La soupape de distribution d'air de la figure 2 est 30 semblable, sur beaucoup de points, à celle de la figure 1» Toutefois, la tige 42 est montée seulement dans la plaque 36, et la plaque 34, au lieu d'être espacée de la plaque 36, repose sur elle. Le frottement est diminué par l'utilisation de matériaux appropriés, et par l'introduction de lubrifiant dans la chambre 37. 35 Une autre modification concerne la bille 35, qui est en acief. L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation représentées et décrites ci-dessus à titre d'exemple. Dans d'autres " applicationsr la bille 35 peut être utilisée pour actionner un 40 seul clapet, ou plus de deux clapets, par tour de la plaque 34. Le 72 17390 6 2137920 procédé d'entraînement de la plaque rotative 34 peut être différent, l'axe de la plaque pouvant être accouplé directement à un arbre moteur. Dans de nombreuses applications, il n'est pas nécessaire d'interconnecter les soupapes 18, 30, comme représenté dans 5 le présent exemple, et' les clapets peuvent fonctionne/1 de façon complètement indépendante, pour ouvrir et fermer des orifices d'entrée et de sortie associés. Les clapets peuvent ne pas être actionnés directement par la bille agissant sur leur tige, mais par l'intermédiaire 10 d'un poussoir séparé. Il n'est pas nécessaire que la pièce 34 soit une plaque complète. Elle peut former seulement une cage, et il suffit qu'elle comporte des moyens de retenue de la bille et de rotation autour d'un axe espacé de la bille. 72 17390 REVENDICATIONS 1. Soupape comprenant un clapet, susceptible d'être déplacé entre des positions d'ouverture et de fermeture par un poussoir, et des moyens de déplacement du poussoir, a partir d'une position de repos, contre l'action de moyens de rappel, caractérisée en ce que les dits moyens de déplacement comprennent : une plaque fixe, espacée du poussoir au repos ; une pièce tournante, disposée de façon à faire passer, pendant sa rotation, une partie de retenue de bille entre le poussoir et la plaque fixe ; et une bille logée dans ladite partie de retenue. 2. Soupape suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens d'amenée de lubrifiant à la surface de la plaque fixe. 3. Soupape suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le poussoir et le clapet sont solidaires, le clapet ayant de préférence la forme d'un champignon dont le poussoir constitue la tige. 4. Soupape suivant une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la pièce tournante est une plaque parallèle à la dite plaque fixe. 5. Soupape suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la plaque tournante comporte un trou circulaire qui constitue la dite partie de retenue de la bille. 6. Soupape suivant la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que la plaque tournante est circulaire et comporte à sa périphérie des dents qui engrènent avec une vis d'entraînement. 7. Soupape suivant une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la bille est en matière dure, de préférence en verre ou en acier. 8. Soupape suivant une quelconque des revendications 1 a 7, caractérisée en ce que les moyens de déplacement comprennent plusieuis billes situées dans des parties respectives de retenue prévues dans la pièce tournante. 9. Soupape suivant une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que chaque bille actionne plusieurs poussoirs, a chaque tour de la pièce tournante, et de préférence deux poussoirs reliés à deux clapets séparés. 10. Soupape de distribution d'air, pour la mise en communication alternative et successive d'une arrivée d'air avec un orifice de sortie, et de ladite sortie avec un orifice d'échappement, 2137920 17390 8 2137920 caractérisée er/ce qu'elle comprend une soupape suivant la revendication 9, un des poussoirs actionnant un clapet de commande de la communication entre l'arrivée d'air et la sortie, l'autre poussoir actionnant un clapet de commande de la communication entre la sortie et 1'échappement.