Brevet FR2197138A1 — publié le 19740322

La présente invention concerne une soupape comportant une tige de réglage symétrique en rotation dans laquelle est ménagée une entaille déterminant une section de passage pour le débit. De telles soupapes sont utilisées de plus en plus souvent pour le réglage du débit dans des systèmes hydropneumatiques ou hydrauliques. Des dispositifs d'avance hydrauliques sont utilisés sur de nombreuses machines-outils qui nécessitent souvent des vitesses d'avance extreAmement faibles. Pour des vitesses de course de pistons de travail de 1 mm/minute les soupapes connues jusqu'à présent sont entièrement satisfaisantes. On rencontre cependant des difficultés lorsqu'on veut passer à des vitesses moindres. Par suite des sections de passage extrêmement faibles qui sont alors nécessaires dans les soupapes, on rencontre dans l'écoulement des pointes de vitesse localisées susceptibles de déplacer le régime d'écoulement laminaire de l'huile hydraulique utilisée vers un régime tourbillonnaire, ce qui fait apparaitre des phénomènes de cavitation et autres.Une difficulté essentielle réside également dans le fait que les soupapes connues j us qu a présent ne sont pas réglables avec précision et qu'il est impossible de régler à une valeur reproductible les différents débits. Les tiges de réglage symétriques en rotation utilisées jusqu'ici comportent dans leur surface périphérique des entailles qui s'étendent, soit parallèlement par rapport à I'xe, soit autour de celui-ci. Ni l'une ni l'autre solution ne permet d'atteindre un pouvoir résolvant important, c'est-à-dire qu'un faible changement de position de la tige de réglage a pour conséquence une modification beaucoup trop importante de la section de passage. L'invention a pour but surtout d'augmenter considérablement le pouvoir résolvantd'une soupape du genre en question. Elle a en outre pour but de créer, d'une façon générale, une soupape admettant des débits extremement faibles, sans qu'il ne se produise des phénomènes secondaires, perturbateurs. Ces objectifs ont été atteints, conformément à l'invention, en ménageant l'entaille selon une ligne hélicoiaale autour de l'axe de la tiçre de réglage et en la faisant diminuer continuellement de profondeur. La tige de réglage est avantageusement cylindrique et l'entaille a de préférence une section en forme d'un triangle isocèle ou d'un rectangle. il est particulièrement avantageux de donner à l'entaille une configuration telle que toutes ses sections perpendiculaires par rapport à son tracé sont semblables les unes aux autres. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle prsente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer La figure unique de ce dessin montre, en coupe, une soupape établie conformément à l'invention, telle qu'elle est applicable à des systèmes hydrauliques. Dans un corps 1, essentiellement carré, est ménagé m e o- rure 2, traversant ce corps de part en part et dans laquelle sont logés la plupart des éléments constitutifs de la soupape. fi l'une de ses extrémités, la forure 2 est fermée par un bouchon fileté 3 et par une rondelle d'étanchéité 4. Le bouchon 3 est creux sur sa plus grande partie, et pénètre, avec l'un de ses bords, dans la forure 2, dont il occupe environ un tiers de la longueur ans le corps 1 est ménagée en outre, perpendiculairement par rapport à la forure 2, une forure borgne 5 qui communique avec l'intérieur du bouchon 3 par une lumière 6 ménagée dans sa paroi périphérique logée dans la forure 2.L'extrémité par laquelle la forure 5 débouche à l'air libre est agencée comme raccord d'admission 7. Vers le milieu de la première forure 2 est prévue, perpendiculairement en dérivation, une autre forure 8 qui débouche, avec son ouverture 9 agencée comme raccord d'échappement, sur la face opposée du corps 1 par rapport à celle sur laquelle débouche le raccord d'admission 7. Finalement une dernière forure 10, parallèle à la première forure 2, relie entre elles, celles désignées par 8 et 5. De ce fait il existe entre l'admission 7 et l'échappement 9 deux canaux de liaison parallèles. Dans la forure 2, un tube d'entretoise Il prend directement appui contre le couvercle 3. Ce tube Il comporte dans sa surface intérieure une gorge annulaire 12, dans laquelle on peut éventuellement fixer un filtre. Dans la forure 2 sont en outre insérés dans l'ordre et de façon étanche les uns à la suite des autres : une bague de réglage 13, une autre douille 14 et un écrou 15, ce dernier étant maintenu dans la forure 2 par un couvercle 17 fixé par une vis 16 du type à tête CHC (cylindrique hexagonale creuse) sur le corps 1. Une tige de réglage 18 symétrique en rotation, est montée co-axialement, d'une part, avec un fût plus large 18a, dans la bague de réglage 13 et, d'autre part avec une deuxième partie plus large en forme de tête, dans la douille 14, de manière à pouvoir être déplacée axialement.La bague de réglage 13 est rendue étanche, par rapport à la forure 2, par un joint torique 19, alors que l'étanchéité de la tige de réglage 18, par rapport à la paroi intérieure de la douille 14, est assurée par un autre joint torique 20. les étanchéités, respectivement de la douille 14 et de l'écrou 15 par rapport à la forure 2, sont assurées par un troisième Joint torique 21. Entre la face frontale de la bague de réglage 13 et la deuxième partie plus large en forme de tette de la tige de réglage 18, est comprimé un ressort hélicoïdal 22, sollicitant cette tige à sortir de la bague de réglage. Dans l'écrou 15 est vissé une vis à texte moleté 23 dont l'extrémité intérieure sert d'appui à la tête de la tige de réglage 18.Pour éviter que la vis à tete moleté 23 puisse astre dévissée hors de l'écrou 15, elle porte un jonc fendu 24 lui servant de butée. La forure 10 se trouve élargie, à l'endroit où elle conuni- que avec la forure 5, pour former un épaulement périphérique servant de siège de soupape à une bille 25. Â son extrémité débouchant à l'air libre, elle est ferlée hermétiquement par un bouchon 27 servant de guide et une rondelle d'étanchéité 26. Dans ce bouchon 27 est montée, de façon analogue corme dans l'écrou 15, une broche de réglage 28 dont l'étanchéité est assurée par un joint torique 29. Un jonc fendu 30, monté sur la broche, empêche un dévissage excessif hors du bouchons de guidage. Le c8té frontal de la broche, dirigé vers l'intérieur de la soupape, sert de butée à la bille 25, appliquée sur son siège par un ressort héli moIdal 31 prenant son contre-appui dans un alvéole ménagé dans le bouchon 27. La tige de réglage 18 comporte un fût cylindrique 18a dont le diamètre correspond très exactement au diamètre intérieur de la bague de réglage 13, de sorte que ce fût occupe de façon entièrement étanche ladite bague de réglage mais reste néanmoins axialement déplaçable dans cette dernière. Dans la surface périphérique du fût cylindrique de la tige de réglage est ménagée une entaille 18b, entourant hélicoTdalement l'axe de cette tige et dont la profondeur diminue progressivement et de façon continue depuis la pointe du fût vers la tête opposée de la tige. L'entaille 18b a des sections en forme de triangle isocèle et est agencée de manière telle que toutes les sections perpendiculaires à son tracé hélicoïdal sont semblables entre elles.On pourrait ce pendant également adopter des sections d'entaille rectangulaires. La douille 14 comporte, au niveau du débouché de la forure 8 dans la forure 2, une gorge annulaire 32 communiquant avec l'in- térieur de la douille par deux lumières diamétrales 33. La soupape conforme à l'invention fonctionne de la manière suivante. L'huile hydraulique utilisée pénètre par l'admission 7 dans la soupape et s'y achemine à travers la forure 2 vers la broche de réglage 18, étant donné que le canal par la forure 10 est obturé par la bille 25 pour ce sens de passage. Pour que l'huile puisse franchir l'obstacle constitué par la tige 18 et la bague 13, il est nécessaire de dévisser la vis à tette voleté 23, depuis sa position de fermeture montrée sur le dessin, et de ce fait de faire avancer la tige de réglage 18 par le ressort 22 jusqu'à ce que l'entaille 18b dépasse de chaque côté les faces frontales de la bague de réglage 13 pour ouvrir ainsi un chemin d'écoulenent pour l'huile.Après avoir traversé la bague de réglage, l'huile, en passant par les lumières 33, la gorge annulaire 32 et la forme. re 8, arrivent à l'ouverture d'échappement 9. Cotie dans beaucoup de cas l'huile hydraulique doit pouvoir titre refoulée avea un débit très supérieur, on a prévu le dispe- sitif de by paro et qui est constitué par les forures 10 et 5 et les éléments 25, 26, 27, 28, 29, 30 et 31. Au lieu de s'acheminer à travers la bague de réglage l'huile peut s'écouler directenent par les forures 10 et 5 le débit de refoulenent étant réglable par la broche de réglage 28. Le débit à travers la soupape dans le sens normal dépend de la position de la tige de réglage 18 par rapport à la bague 13. Au fur et à mesure que l'on retire la tige hors de la bague (sur le dessin vers la gauche) on agrandit la section de passage délimitée par la surface intérieure de la bague et les parois de l'en- taille ménagée dans la tige. Cependant comme l'entaille décrit un tracé hélicoïdal et comme par ailleurs le déplacement a lieu par l'intermédiaire d'une broche fileté à faible pas, une modification de la position angulaire relativement importante de la tête moleté 23 de la vis correspond à une modification très réduite de la section de passage de l'huile. Le pouvoir résolvant de la soupape conforme à l'invention est par conséquent beaucoup plus important que celui des soupapes classiques.En outre la vitesse d'écoulement se trouve considérablement ralentie par le trajet de freinage plus long qu'elle est obligée de parcourir à travers llentaille, de sorte que l'huile reste dans des conditions d'écoulement laminaire et qu'il ne peut pas se produire des effets secondaires perturbateurs tels qu'on les trouve dans les soupapes classiques. Du fait de la suppression de ces effets perturbateurs dans l'écoulement, il devient possible de régler, de manière reproductible un débit constant quelconque entre de larges limites, ce qui jusqu'à présent était pratiquement infaisable. Il a été ainsi possible de régler, avec un prototype de soupape conforme à l'invention, les débits compris entre 0,5 et 50 cm3/minute. Avec la soupape conforme à l'invention, le spécialiste dispose par conséquent d'un moyen extrêmement précis pour la construction de systèmeshydrauliques pour lesquels on exige des vitesses de course de piston bien inférieures, de l'ordre de 1 mm/ minute. il doit d'ailleurs être entendu que la descrpiton qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits pat tous autres équivalents. R E V E N D I C A T I O N S 1. Soupape comportant une tige de réglage symétrique en rotation, dans laquelle est ménagée une entaille, déterminant la section de passage, caractérisée en ce que cette entaille (18@) s'étend selon une ligne hélicoïdale autour de l'axe de la @ige de réglage en diminuant contInuellement de profondeur. 2. Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce ue l'entaille (18b) est conformée de manière telle que toutes e sections perpendiculaires en n'importe quel point de ce cr@ce sont toutes semblables les unes aux autres. 3. Soupape selon l'une quelconque des revendications @ e@ 2, caractérisée en ce que les sections de l'entaille (18b) const'tuent des triangles isocèles. 4. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 e@ 2, caractérisée en ce que les sections de l'entaille (18b) fo@me@t des rectangles. 5. Soupape selon la revendication 1, caractérisée -en ce que la tige de réglage (18) est cylindrique.