Brevet FR2193166A1 — publié le 19740215

La présente invention concerne une soupape à commande hydraulique ou pneumatique pour certains domaines d'utilisation, par exemple pour des bancs d'essai auxchocsdans lesquels, une fois la commande de mise en mouvement déclenchée, il est nécessaire que l'ouverture de la soupape s'effectue très rapidement. lies soupapes du genre susdit dans lesquelles un cbne de soupape sollicité par ressort est monté à l'intérieur de la cage de soupape dans un corps autour duquel passe le courant de fluide, qui comporte également le siège de soupape pour le cbne de soupape , soupapes dans lesquelles la pression du système agit uniquement sur le cône de soupape, ont des temps d'ouverture relativement longs ou bien nécessitent une dépense relativement importante en moyens mécaniques ou hydrauliques sur la soupape de commande, ou bien en dispositifs associés à ces moyens, par exemple une pré-commande par fluides étrangers. Un but de l'invention est de fournir une soupape actionnée par la pression du système, commandée hydrauliquement ou pneumatiquement, qui comporte des temps d'ouverture relativement courts, avec une structure relativement simple ne comprenant qu'un petit nombre d'éléments de construction, et avec des pièces d'usure faciles à remplacer. Avec une soupape du genre décrit ci-dessus, ce résultat est obtenu par l'invention grâce au fait que le corps autour duquel passe le courant de fluide comporte une chambre qui est partagée en deux par une t8te ou plateau de soupape d'une soupape de commande qui présente une section transversale plus grande que celle du cône de soupape relié de façon rigide au plateau de soupape de la soupape de commande, la chambre comportant un compartiment à petit volume qui est mis sous pression lorsque la soupape est fermée par l'intermédiaire d'une soupape de pré-commande et qui charge sous pression le plateau de la soupape de commande dans le sens de fermeture, et un compartiment à grand volume communiquant, lorsque la soupape s'ouvre, avec la partie à petit volume, ce compartiment à grand volume étant également mis sous pression par l'intermédiaire de la soupape de pré-commande. On obtient de cette façon des temps d'ouverture brefs grâce à la forme de la soupape de commande et grâce au dimensionnement des chambres devant et derrière cette soupape, ainsi que gracie à la mise en marche à l'aide de la soupape de pré-commande. Suivant un développement de l'invention, le compartiment à grand volume de la chambre peut être mis en liaison avec l'air libre par l'intermédiaire d'une soupape de pré-commande à 2/2 voies, de sorte que, pour ouvrir et fermer la soupape, la pression dans la chambre est réglée dans des conditions optimales. Pour diminuer la contrainte par à-coups de la soupape du fait de la rapidité d'ouverture, il est prévu, suivant un développement avantageux de l'invention, que le corps autour duquel passe le courant de fluide comporte un alésage de forme cylindrique dans lequel vient se loger un prolongement en forme de piston du csne de soupape lors de l'ouverture de la soupape et qui est relié par l'intermédiaire d'un étranglement avec le compartiment à grand volume de la chambre, le prolongement en forme de piston du c8ne de soupape pouvant être en plus muni d'une garniture amortisseuse. D'autres caractéritiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui suit, faite à titre d'exemple et en référence à la figure unique du dessin annexé représentant en coupe longitudinale le dispositif selon l'invention. La figure montre une soupape à commande hydraulique ou pneumatique comportant un c8ne de soupape 2 qui est monté dans un corps 3 autour duquel circule le fluide, à l'intérieur d'une cage de soupape 4 qui comporte également le siège de soupape 5. Dans la soupape 1 représentée en position fermée, le cbne de soupape 2 est soumis à la pression de système d'un fluide logé dans un réservoir 14 résistant à la pression et, après ouverture de la soupape, agit sur un piston de travail 15, par exemple le piston de travail d'un banc d'épreuves aux chocs. De plus, en position de fermeture, la pression de sytème règne dans une chambre plus petite 6 du corps 3 et, avec- l'aide de la force d'un ressort 16, maintient la soupape en position fermée. La chambre 6a est ensuite vidée d'air par l'intermédiaire de la vanne 9 à 2/2 voies et la chambre 17 est vidée d'air par une autre vanne 18 à 2/2 voies. Pour ouvrir la soupape, une vanne de vidage d'air 18 à 2/2 voies est d'abord amenée de la position a) à la position b) de sorte qu'une chambre de cylindre 17 placée devant le piston de travail 15 est fermée hermétiquement par rapport à l'atmosphère extérieure POo Une soupape do pré-coLmande 8 à 3/2 voies est amenée de la position représentée a) à la position de travail b) de sorte que la pression dans la chambre 6 tombe mais, jusqu'à ce que se soit établi un équilibre instable entre d'une part la pression de système sur le cône de soupape 2 et d'autre part la force du ressort 16, la soupape reste fermée.Ensuite, le cône de soupape 2 et le plateau de soupape 7 qui lui est relié de façon fixe commencent à se déplacer dans le sens d'ouverture de sorte que la section transversale de la soupape de commande 7, 7a qui est largement dimensionnée devient libre, et que le reste du fluide qui subsiste dans la chambre 6 peut se détendre comme par explosion dans l'autre partie de chambre 6a à grand volume V2, cette chambre étant en liaison de son cEté avec l'air extérieur par une soupape de pré-commande 9 à 2/2 voies qui se trouve dans la position de travail a). Entre temps, il se forme dans le volume V2 une pression qui est supérieure à la pression extérieure mis plus petite que la pression du système.Cette pression agit dans le sens de l'ouverture sur le plateau de soupape 7 de la soupape de commande et donne naissance à une force d'accélération supplémentaire. Lorsque le courant de fluide est dévié sur le plateau de soupape 7, il se forme en outre encore une force de réaction dans le sens de l'ouverture. Lorsque la soupape 1 est ouverte, le fluide de pression sort du réservoir 14 et atteint au début de l'ouverture dans le siège de soupape 5, le long du cene de soupape 2, une vitesse critique (vitesse du son). Une onde de pression atteint le piston de travail 16, est réfléchie par ce piston, et revient au cône de soupape 2. Pour que cette onde de pression ne ralentisse pas le processus d'ouverture du fait que ladite onde de pression charge le cone de soupape 2 dans le sens de fermeture, un prolongement 11 en forme de piston s'engage dans un alésage cylindrique 10 du corps 3, alésage qui est relié par un étranglement 12 avec le compartiment à grand volume V2 de la chambre 6a. L'étranglement 12 est dimensionné de telle façon que la pression intermédiaire dans l'espace V2 ne peut exercer d'influence retardatrice sur le cône de soupape 2. A la fin de l'opération d'ouverture il faut que l'énergie cinétique du système de masses en mouvement soit freinée. Ce résultat est obtenu à l'aide d'une garniture 13 anti-chocs prévue sur le prolongement 11 en forme de piston du cone de soupape 2, et à l'aide du fluide qui doit être refoulé hors de l'alésage cylindrique 10 par l'intermédiaire de l'étranglement 12 en direction du compartiment à grand volume V2 de la chambre 6a, ainsi qu'entre le prolongement 11 en forme de piston et l'alésage cylindrique 10. La garniture anti-chocs 13 a de plus pour r81e d'agir comme rondelle d'étanchéité lorsque la soupape est ouverte. A cet effet, elle se présente sous la forme l'ure plaquette en élaLomère à très faible flexion élastique e retour. Lors de l'ope'ration de fermeture, la vanne de pré-commande 9 à 2/2 voies est amenée dans la position de travail b) et est ainsi fermée, Puis la vanne de pré-commande 8 à 3/2 voies est amenée dans la position de distribution a) où le compartiment à petit volume V1 de la chambre 6 est mis sous pression. En même temps également, le compartiment à grand volume V2 de la chambre 6 est mis sous la pression de système et, retardée par l'étranglement 13, cette pression se propage également au prolongement 11 en forme de piston du cône de soupape 2. Lorsqu'un équilibre statique des pressions est établi -dans tous les espaces, le ressort 16 amène le système mobile de la soupape en position de fermeture. Ensuite, la vanne 9 à 2/2 voies est mise en position a) et l'air et évacué du compartiment à grand volume V2 La vanne 18 à 2/2 voies est amenée dans la position b) et l'air est évacué du volume 17 lie piston de travail 15 peut ensuite être ramené dans sa position de départ, L'ensemble du dispositif est pret pour le cycle de travail suivant. Revendications 1. Soupape à commande hydraulique ou pneumatique, dans laquelle un cône de soupape sollicité par ressort est monté dans un corps autour duquel circule le fluide, à l'intérieur de la cage de soupape qui comporte également le siège de soupape pour le cbne de soupape, caractérisée en ce que le corps (3) autour duquel circule le fluide comporte une chambre (6) qui et partagée en deux compartiments par un plateau ou tête de soupape (7) d'une soupape de commande (7, 7a) qui présente une plus grande surface transversale que le csne de soupape (2) relié rigidement au plateau de soupape (7) de la soupape de commande (7, 7a), la chambre (6) comportant de plus un compartiment à petit volume (V1) qui est mis sous pression lorsque la soupape est fermée par l'intermédiaire d'une vanne de pré-commande (8) à 3/2 voies et charge le plateau de soupape de commande (7) dans le sens de fermeture, et un compartiment à grand volume (V2-) dans la chambre (6a) communiquant avec le compartiment à petit volume (V1) quand la soupape est ouverte et qui peut également être mis sous pression par l'intermédiaire de la vanne de pré-commande (8) à 3/2 voies. 2. Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que le compartiment à grand volume (V2) de la chambre (6a) peut être mis en liaison avec l'atmosphère par l'intermédiaire d'une vanne de pré-commande à 2/2 voies. 3. Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps (3) autour duquel passe le fluide comporte un alésage cylindrique (10) dans lequel, à l'ouverture de la soupape (1), vient s'engager un prolongement (11) en forme du piston du cône de soupape (2) et qui est relié par l'intermédiaire d'un étranglement (12) avec le compartiment à grand volume (V2) de la chambre (6a). 4. Soupape selon la revendication 7, caractérisée en ce que le prolongement (11) en forme de piston du cone de soupape (2) comporte une garniture (17) anti-chocs.