Brevet FR2222592A1 — publié le 19741018

L'invention est relative à une soupape dK securite pour installa ion compor tant un circuit sous pression de fluide hydraulique. Un circuit sous pression de fluide hydraulique comporte normalement une soupape de sécurité pour le proteger contre. une élévation accidentelle de pression condui sant à depasser la valeur nominale de la. pression pour laquelle le circuit à ete prévu. Cette surpression peut avoir pour origine, par exemple, la détérioration du dispositif d'arrêt de la pompe de mise en pression, ou encore une dilatation du fluide due à son échauffement. Une des caractéristiques essentielles d'une soupape de sécurité est sa zone de fonctionnement, e'est-à-dire l'écart séparant la pression d'ouverture pl pour laquelle la soupape s'ouvre et la pression de fermeture p2 pour laquelle la soupape se referme, Après ouverture de la soupape, la fermeture est obtenue Iorsque la pression diminue par suite de l'élimination de la cause de la surpression etlou par suite de l'évacuation d'une certaine quantité de fluide. La pression d'ouverture pl doit etre supérieure à la plus haute pression pO d'emploi du circuit, telle par exemple que la pression d'arrêt de la pompe ; mais pour la securité du circuit, la pression de fermeture p2 doit être supérieure à la pression pO pour éviter une fuite permanente. Comme la pression pl doit être très proche de-la pression pOF il faut que la zone de fonctionnement pl-p2 soit tres petite. Il convient donc de pouvoir utiliser une soupape dont le réglage est extremement sensible. Or, il s'avère que dans les appareils habituellement utilisés > la sensibilité de fonctionnement est affeetee par le frottement des organes mobiles lors de leur déplacement contre des parties fixes ; il en est notamment ainsi lorsque soupape comporte une tige se déplaçant à travers une bague de. guidage ou encore lorsque l'organe élastique est lui-mseme soumis directement à un guidage. Par ailleurs la précision des. réglages n'est pus rigoureuse du fait que la direction des efforts auxquels sont soumis les organes mobiles-ne coïncide pas toujours exactement avec celle du déplacement de ces organes ; c1 est ainsi qu avec un ressort classique la portée de la dernière spire est mal définie. L'invention a pour but une soupape dont la sensibilité et la précision permet tent d'obtenir une zone de fonctionnement à écart réduit entre la pression d'ou verture et la pression dé fermeture. L'invention a pour objet une soupape de sécurité pour circuit de fluide hydraulique sous pression- comprenant d'une part. une chambre dont la base comporte un siège communiquant par un conduit avec ledit circuit et obture par une bille, ladite chambre comportant un canal d'évacuation dudit fluide et d'autre part un organe élastique d'équilibrage de la pression dudit circuit, caractérisé par le fait que ledit organe élastique présente un axe de symétrie et comporte une extrémité supérieure prenant appui contre le sommet de la chambre et une extrémité inférieure s'appuyant contre ladite bille. Selon une caractéristique, l'organe élastique est constitue par des rondelles élastiques superposées ou encore par un reSsort annulaire. Selon une caractéristique l'extrémité inférieure de l'organe élastique est munie d'une pièce intermédiaire dont la face inférieure est concave et s'appuie sur ladite bille. Selon une caractéristique, l'extrémité supérieure de l'organe élastique est munie d'une bille disposée dans un évidement ménage dans le sommet de la chambre ; selon une autre caractéristique, ledit évidement est ménagé à l'extrémité d'un bouchon vissé à travers le sommet de la chambre. Selon une autre caractéristique, l'extrémité supérieure de l'organe élastique est munie d'une pièce intermédiaire dont la face supérieure est concave. et s'appuie sur ladite deuxième bille. Les avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description de modes de réalisation de soupapes donnés à titre d'exemple et illustrés dans les dessins. La figure I représente une coupe suivant ltaxe d'une soupape selon l'invention. La figure 2 représente une caupe suivant l'axe d'une variante de la soupape selon la figure 1. Dans les figures on a désigné par 4 le corps d'une soupape délimitant une chambre intérieure Ir. La soupape est en relation avec un circuit de fluide hydraulique sous pression à contrôler par un. conduit 10 ;ee conduit est disposé à sa partie inférieure et débouche dans la chambre 4 sous un siège 2 de la soupape Le siège 2 est normalement obturé par une bille 1 sous l'effet d'un organe élastique. Cet organe élastique est constitué dans la figure t par des rondelles élastiques 3 superposées et dans la figure 2 par un ressort annulaire 14. L'organe élastique présente un axe de symétrie coïncidant avec celui du siège 2 de la soupape. Il comporte à son extrémité inférieure une piece intermé- du aire 9 dont la face inférieure est munie d'une surface tronconique 90 prenant appui contre la bille 1. L'extrémité supérieure de organe élastique comporte une pièce intermédiaire 6 dont la face supérieure est munie d'une surface tronconique prenant appui contre une deuxième bille 5. Cette deuxième bille 5 est dispos-ée dans un évidement 70 ménagé à l'extrémité d'un bouchon 7 au sommet de la chambre 11. Le bouchon 7 est vissé à travers le corps 4 de la soupape grâce à un filetage t & te bouchon 7 est relie par un conduit 13 à une évacuation du fluide en su- pression eontenu dans la chambre I avec laquelle il communique par l'intermédiaire d'orifices tels que 13 ; un joint 8 assure l'étanchéité du bouchon vis-à-vis de la chambre 11. L'axe de l'organe élastique coïncide avec l'axe des pièces intermédiaires 9 et 6 ainsi qu'avec celui de 11 évidement 70 du bouchon 7. Le fonctionnement de la soupape est le suivant. Lorsque la pression dans le conduit 10 atteint la pression d'ouverture pl, la bille 1 se soulève en comprimant l'organe élastique et la surpression est évacuée par les orifices 12 et le conduit 13. La réaction de l'organe élastique est constamment dirigée et équilibrée suivant son axe grâce aux billes 1 et 5 qui se comportent comme des rotules et sans que l'organe élastique entre en frottement contre la paroi de la chambre 11. En cas de surpression important et brusque, le déplacement de la bille I et de l'organe élastique est limité par la butée 17 de la pièce de guidage inférieure 9 qui vient prendre appui contre la pièce de guidage supérieure 6. Les spires des rondelles élastiques 3 s'appuyant les unes contre les autres constituent intérieurement un volume fermé relativement étanche. Pour éviter lors du déplacement vers le haut de la bille 1, de faire varier la pression du fluide intérieur au volume par rapport à la pression régnant dans la chambre il dans le corps 4 de la soupape, des conduits d'évacuation 15 et 16- sont ménagés dans les pièces intermédiaires 6 et 9- faisant communiquer le volume intérieur de l'organe élastique avec la chambre 11. Une-disposition semblable est utilisée dans le cas où l'organe élastique est constitué par un ressort annulaire 14 Les caractéristiques de organe élastique sont déterminées par les pressions p1 et p2.D'autre part, pour compenser les tolérances industrielles de la flèche de organe élastique correspondant à un effort donné et pour permettre un réglage éventuel, on déplace la bille 5 par déplacement du bouchon 7 par rapport au corps 4 de la soupape grâce au filetage 18. Une telle soupape permet de réduire l'écart de la zone de fonctionnement entre la pression pl d'ouverture et de la pression p2 de fermeture. En effet, l'organe élastique transmettant à la bille 1 un effort de réaction dirigé selon l'axe du déplacement de la bille, une pression de contact uniforme est appliquée sur toute la périphérie du siège 2 et l'effort de réaction est transmis sans frottement parasite de pièces en mouvement. L'organe élastique permet, d'autre part, d'obtenir un très grand effort avec un encombrement réduit ce qui autorise l'emploi d'un siege 2 de grande dimension au moins le double par rapport la section du conduit d'arrivée 10. Le grand diamètre du siège assure une grande section de passage du fluide pour un -faible déplacement de la billet donc une variation relativement faible de lteffort exercé par l'organe électrique. -En outre, le siège est réalise en un matériau dur ce qui réduit au maximum lTempreinte de la bille et provoque une rupture plus facile--du film de fluide, donc la dispersion minimale lors de ltouverture. On adopte de- préférence un acier nickel-chrome traité dont la dureté est un peu plus faible que celle de la bille 1 généralement choisie parmi les billes des roulements de série. Il est bien évident que l'invention nt est nullement limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et représentes ; diverses variantes peuvent en effet être apportées notamment quant à la forme de organe élastique et à la réalisation des appuis de ses extrémites sur les billes. REVENDICATIONS 1/ soupape de sécurité pour circuit de fluide hydraulique sous pression comprenant d'une part une chambre dont la base comporte un siège communiquant par un conduit avec ledit circuit et obturé par une bille, ladite chambre comportant un canal d'évacuation dudit fluide, et d'autre part un organe clastique d'équilibrage de la pression dudit circuit, caractérisée par le fait que ledit organe élastique présente un axe de symétrie et comporte une extrémité supérieure prenant appui contre le sommet de la chambre et une extrémité inférieure s'appuyant contre ladite bille 2/ Soupape de sécurité selon la revendication l, caractérisée par le fait que organe élastique est constitué par des rondelles élastiques superposées. 3/ Soupape de sécurité selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'organe élastique est constitué par un ressort annulaire. 4/ Soupape de sécurité selon l'une des revendications I à 3, caractérisée par le fait que l'extrémité inférieure de l'organe élastique est munie d'une pièce intermédiaire dont la face inférieure est concave et s'appuie sur ladite bille. 5/ Soupape de sécurité selon ltune des revendications i à 4, caractérisée par le fait que l'extrémité supérieure de l'organe élastique est munie d'une bille 10 posée dans un évidement ménagé dans le sommet de la chambre. 6/ Soupape de sécurité selon la revendication 5, caractérisée par le fait que ledit évidement est ménagé à ltextremité d'un bouchon vissé à travers le sommet de la chambre. 7t Soupape de sécurité selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisée par le fait que l'extrémité supérieure de l'organe élastique est munie d Lune pièce intermédiaire dont la face supérieure est concave et stappuie sur-ladite deuxième bille. 8/ Soupape de sécurité selon les revendications 4 et 7, caractérisée par le fait qu'une pièce intermédiaire comporte un prolongement vers l'autre piece intermédiaire ledit prolongement constituant en coopération avec l'autre pièce intermédiaire une butée de limitation du déplacement d'une pièce vers l'autre. 9/ Soupape de sécurité selon la revendication 4, caractérisée par le fait que la face inférieure de la pièce intermédiaire est tronconique. 10/ Soupape de sécurité selon la revendication 7, caractérisée par le fait que la face supérieure de la pièce intermédiaire est tronconique. 11/ Soupape de sécurité selon l'une des revendications I à 10, caractérisée par le fait que la section offerte par le siège de la soupape est au moins égale au double de la section du conduit la faisant communiquer avec le circuit de fluide. 12/ Soupape de sécuritéselon ltune des revendications I à 11, caractérisée par le fait que le siège de la soupape est réalisé e acier nickel-chrome traité dont la dureté est légèrement inférieure à celle delta bille d'obturation.