Brevet FR2206461A1 — publié le 19740607

L'invention concerne une soupape d'étranglement ou ou de réglage, plus particulièrement une telle soupape dtarrêt ou de retenue, du type comportant un corps de soupape, une tige de soupape essentiellement cylindrique, susceptible d'entre réglée dans ledit corps et pourvue d'au moins une gorge s'amincissant en s'écartant de ltextrEmité de ladite tige, ainsi qu'un élément d'étanchéité disposé dans un siège d'étanchéité annulaire et entourant ladite tige sensiblement dans la plage dans laquelle est prévue ladite gorge. Un problème important dans le cadre des soupapes d'étune glement ou de réglage, plus particulièrement dens le cas de faibles débits, est le réglage précis. Dans des soupapes d'étranglement ou de réglage réalisées de façon classique avec des aiguilles coniques d'étranglement coagissant avec un perçage, donc comportant un passage annulaire, la fente annulaire de passage, lorsque celle-ci a de petites dmensions, tend à s'encrasser. En outre, les aiguilles dlstranglement et les perçages doivent être montés avec un centrage réciproque précis, ce qui veut dire que l'aiguille d'étranglement doit également être guidée de façon centrale par rapport au per çage. Dans une soupape de retenue à étranglement connu (voir par exemple modèle d'utilité allemant nO 1.920.878), la tige de soupape a une allure extérieure cylindrique dans une large plage de mouvement,et elle est pourvue d'une encoche qui s amincit en s' écartant de son extrémité. L'encoche présente, dans sa section transversale, une paroi cintrée. L'extrêmité de la tige de soupa pe s'amincit suivant deux surfaces coniques à inclinaisons différentes.La partie de la tige de soupape q-i est munie de encoche passe à travers une 'Quverture ou un perçage cylindrique d'une fte ou plateau de soupape pour une soupape de retenu, la surface du plateau de soupape qui est éloignée de l'extremité de la tige étant entièrement prévue d'un revêtement d'étanchéité qui forme un bourg relet autour du perçage. Le revetement d'étanchéité déborde la surface annulaire extérieure dt plateau de soupape, et il recouvre, sur la face du plateau qui est voisine de l'extremité de la tige, au moins la zone quiporte sur le siège de soupape pour le plateau. Dans une soupape de retenue à étranglement de ce genre, on évite, au moins dans la plage des débits faibles, les inconvénients men tisonnes ci-dessus et qui s'attachent à une soupape de réglage ou d'étranglement du type comportant une aiguille conique d'étrangle ment. Dans cette plage étroite, on ne dispose, dans la soupape de retenue à étranglement connue, uniquement que de l'encoche. Ce n'est que lorsque la tige de soupape est fortement soulevée par rapport au plateau de soupape que l'on dispose de la fente de section transversale de l'encoche, voisine de l'extrèmité de la tige et de la fente annulaire qui s'étend autour de l'une ou des deux sections coniques. Toutefcis, mEme cette section de passage se situe dans la plage des sections transversales d'étranglement que l'on doit considérer comne étant faibles. Les inconvénients d'une petite fente annulaire, plus particulièrement son danger de s'encrasser facilement, sont toujours présents. Un autre inconvénient de la soupape connu réside dans le fait que l'élément d'étanchéité doit être constitué avec un matériau relativement élastique afin de pouvoir s'appliquer sûrement et d'assurer une étanchéité sans faille.Mais cela présente l'inconvénient qui réside dans le fait qu'un tel matériau peut pénétrer au moins partiellement dans les encoches cintrées et de ce fait larges, et cela dans une mesure qu'il n'est pas possible de prévoir à l'avance. Le degré de pénétration peut d'ailleurs changer en fonction de la grandeur de chaque section transversale de l'encoche, qui a été ajustée. En outre, il y a toujours danger que lors du déplacement de la tige, l'élément d'étanchéité qui s'y appuie soit entratné dans une faible mesure. I1 en résulte que l'arête qui doit déterminer, par rapport au réglage en hauteur de la tige, une section de passage déterminée, peut éventuellement se déplacer vers le haut ou vers le bas, et empoche de cette manière un réglage précis.Ce défaut est en outre favorisé, dans les soupapes de retenue à étranglement par le fait que l'élément d'étanchéité est disposé sur la surface supérieure du plateau de soupape, alors que le bourrelet autour du perçage peut être déplacé à peu près librement dans la direction radiale. Un autre inconvénient de la soupape connu réside dans le fait que la matière avec laquelle l'étanchéité est obtenue et possédant les propriétés élastiques qui sont nécessaires, est sensible à l'usure par frottement et de ce fait subit une usure non seulement lors du déplacement de la tige, mais également lors de tout mouvement de retour du plateau de soupape. Ceci est également une raison qui diminue la précision du réglage du passage. La présente invention a pour objet une soupape du genre sus-mentionné, et susceptible autre réalisée, par des moyens simples, de telle façon qu'un réglage précis de la section de passage et un foncti nnement sans défaut sont assurésmEme dans la plage des faibles étranglement. La soupape conforme à l'invention est essentiellement caractérisée par le fait que l'élément d'étanchéité est disposé dans un siège d'étanchéité et comprend une partie intérieure faite avec un matériau d'élasticité limitée et résistant à l'usure, plus particulièrement avec du polytétrafluoréthylène et pourvue d'un perçage cylindrique, ainsi qu'un élément extérieur, enserrant nnulairement l'élément intérieur, et fait avec une matière fortement élastique, plus particulièrement avec du caoutchouc, et exer çant une tension radiale sur l'élément intérieur. La subdivision de l'élément d'étanchéité en deux parties, apporte des avantages considérables. Contre la tige de la soupape porte directement la partie intérieure qui présente il est vrai une élasticité suffisante pour s'appliquer d'une façon étanche contre la tige de soupape sous la charge radiale exercée par la partie ex extérieure, mais qui par ailleurs n'est pas suffisamment élastique pour pénétrer dans la gorge cintrée et pour ainsi provoquer une diminution de la section transversale. Pour la meme raison il n'est pas possible que son bord soit entratné lors du mouvement de la tige. Par le choix d'une matière résistant à l'usure on évite une modification de l'effet d'étanchéité. La partie extérieure prend en charge la compensation des tolérances de fabrication et le centrage par rapport à la tige de scupape.Etant donne qu'elle n'est pas directement en contact avec la tige de soupape, et de ce fait n'est pas soumise à une usure mécanique, alors que par ailleurs tout dan Ser d'entratnement est écarté, son degré d'élasticité peut etre tres élevé. Le fait pour l'élément d'étanchéité d'tre monté dans un siège d'étanchéit assure pour ces deux parties des surfaces d'appui necessaires et contribue par ailleurs à la simplicité de la fabrication. La partie intérieure peut avantageusement avoir une section d'allure conique entourée par la partie extérieure annulaire, et reposer, par sa surface de base la plus grande sur le fond du siège de soupape, alors que cette surface de base se prolonge par un appendice d'appui cylindrique de plus faible diamètre qui s'applique dans une-ouverture ménagée dans le fond du siège de soupape et ayant un diamètre et une hauteur qui correspondent au diamètre et à la hauteur dudit appendice. La surface latérale inclinée de la section d'allure conique a pour effet que les forces radiales dues à la partie extérieure donnent naissance à des composantes dirigées vers le fond du siège de soupape. Ces forces qui agissent vers le bas assurent l'appui de la partie intérieure lors des mouvements relatifs entre la tige et l'élément de soupape.Ceci est particulièrement avantageux lorsqu'il s'agit d'une soupape de retenue à étranglement, dans laquelle le siège de soupape et l'élément d'étanchéité se situent sur le plateau de soupape, donc lorsqu'interviennent des mouvements relatifs fréquents et importants entre l'élément d'étanchéité et la tige de soupape.Dans le cas d'une soupape d'étranglement simple, la tige de soupape peut être ajustée avec autant de précision que dans le cas d'une soupape de retenue du type qui vient d'être indiqué. Méme lorsque la tige se déplace en direction du fond du siège de soupape, il n'y a aucun danger que la-partie intérieure soit entrainée, étant donné que celle-ci s'appui par son appendice d'appui contre le fond de l'élément d'étanchéité ainsi que par sa partie annulaire saillante de sa plus grande base contre une plage correspondante. dudit fond. Indépendamnent de ses faibles propriétés d'élasticité, une compression dans cette direction n'est pas à craindre en raison de ce que celle-ci a déjà été absorbée par la pré-tension exercée par la partie extérieure.A l'aide de moyens très simples il a été ainsi rendu possible de réaliser un siège de l'élément d'étanchéité, permettant un réglage sûr et précis. De manière très simple et avantageuse on peut obtenir la charge radiale élastique exercée par la partie extérieure en faisant comporter à l'une ou aux deux faces frontales de cette dernière des parties saillantes qui sont comprimées axialement à l'aide du corps de scupape. Ces parties saillantes permettent de choisir de telle manière la masse annulaire de la partie extérieure qu'elle peut être insérée simplement, et sans pression particulière, dans le siège d'étanchéité,tout en permettant, après l'assemblage et mB- me dans le cas de tolérancesdéfavorablesdans les dimensions, de disposer d'un volume suffisant pour permettre d'obtenir la tension radiale souhaitée. La partie extérieure peut avantageusement comporter, en tant que partie saillante, des bourrelets circulaires. Ces bourrelets sont à prévoir lors de la fabrication, et ils assurent une charge radiale uniforme. Afin de ne pas avoir à respecter des tolérances de fabrication très serrées, le plateau de soupape peut porter élasti quement contre une butée du carter de la soupape. Grtce à cette mesure, le plateau peut autre maintenu, de façon certaine, dans sa position, malgré des tolérances de fabrication très larges. La tension de l'élément ou de la partie extérieure peut être obtenue simplement en associant au plateau de soupape une rondelle de couverture, pourvue d'un perçage ayant un diamètre supérieur à celuide l'élément d'étanchéité et en prévoyant un ressort entre le corps de soupape et ledit disque. Ceci permet un montage simple, étant donné qu'après la mise en place de la partie extérieure, il suffit simplement de monter le disque et le ressort sur les parties saillantes ou bourrelets. Après la mise en place du corps de soupape, une pression agit, par l'intermédiaire du ressort et du disque, qui refoule les parties saillantes tu bourrelets dans la partie extérieure. Aucun ressort particulier n'est nécessaire pour l'élément d'étanchéité ; cette fonction peut plutôt être assumée par le ressort qui est de toute façon nécessaire pour le plateau de la soupape de retenue.La constitution de l'objet qui vient d'etre décrit, son montage et éventuellement son démontage sont très simples. Suivant un développement ultérieur et avantageux de la soupape d'étranglement conforme à l'invention, la gorge ou encoche ménagée dans la tige, a une section rectangulaire étroite dans le sens longitudinal qui s'étend en direction radiale de ladite tige. La forme de cette gorge présente l'avantage que l'ouverture étroite sur la surface extérieure de la tige empeche, de façon certaine, la pénétration,par déformation de l'élément d'étanchéité, dans la gorge, plus particulièrement si l'on tient compte de la faible élasticité de la partie intérieure. Ceci est une mesure de sécurité supplémentaire pour que soit maintenue avec précision la section de passage qui a étb réglée. La tige de soupape peut comporter au mcins deux gorges de longueur et d'angle d'amincissement différents. Avec ces gorges qui se terminent à des distances différentes de l'extrémité de la tige de la soupape, on obtient le meme effet que celui qui est obtenu dans la soupape de retenue à étrangJement connue et décrite dans l'introduction du prisent mémoire, par les face terminales coniques de la tige de soupape. La réalisation conforme à l'invention présente aJ moins l'avantage qui reside dans le fait que dans cette plage le passage se fait par les gorges et nnn pas par une fente annulaire, c'est-à-dire de façon à craindre dans une moindre mesure un encrassement éventuel.En outre, on est certain que l'élément d'étanchéité ne modifie pas la section de passage ment dans cette plage. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et reprisent au dessin annexé une forme de réalisation de l'objet de l'invention. La figure 1 représente en coupe une soupape de retenue à étranglement. La figure 2 est une vue agrandie d'un détail. La figure 3 est une vue agrandie d'un autre détail. La soupape de retenue a étranglement représentée, comporte un carter 1 pourvu d'uneFremière chambre de soupape 2 et d'une seconde chambre de soupape 3. Un corps de soupape 4 ferme, de façon étanche, à l'aide de moyens d'étanchéité 5, une chambre intérieure 6 du carter de soupape, chambre dans laquelle ledit corps pénètre. Dans un perçage 7 du corps de soupape 4, et partiellement pourvu d'un filetage, est disposéeune tige de soupape désignée par la référence générale 8. A l'aide du filetage, ladite tige est réglable en hauteur. Sa position de réglage est assurée å l'aide d'un écrou 8'. Dans la chambre intérieure du carter 1 est maintenu en position un plateau de soupape désigné par la référence générale 9.Ce plateau comporte un siège 10 pour un élément d'étanchéité 11 qui entoure la tige 8 dans la plage de son extrèmité. Le carter 1 comporte une butée 12 pour le plateau 9. Avec des organes d'étanchéité 13 qui agissent comme des velets de retenue, le plateau 9 obture, dans sa position de fermeture, des per çages 14 qui communiquent avec la chambre de soupape 3, et ledit plateau assure en méme temps l'étanchéité de l'appui contre la butée 12. La tige de soupape 8 comporte, dans sa zone d'extrèmité, deux gorges ou fentes 15a et 15b. La figure 3 montre à grandeébile cette zone vue à partir de l'extrèmité de la tige. Les deux gorges ont une section rectangulaire allongée, et leurscôtés longitudinaux sont sensiblement dirigés radialement vers l'axe de la tige. Les gorges s'amincissent en s'écartant de l'extrémité de la tige. La gorge 15a présente, à l'extrémité de la tige, une section transversale qui est inférieure à celle de la gorge 15b. La gorge 15a s'amincit toutefois sous un angle qui est plus faible, et elle se termine à une plus grande distance de l'extrémité de la tige de soupape que la gorge 15b (figure 1). La figure 2 représente en demi coupe et à grande échelle l'élément d'étanchéité 11, sans le siège d'étanchéité. L'élément d'étanchéité 11 est fait en deux parties ; la partie intérieure lla qui présente un percage cylindrique 16 et la partie extérieure llb. La partie intérieure lla est formée d'une pièce avec du polytétrafluoréthylène, et elle présente une section marginale conique 17, ainsi qu'un appendice d'appui 18 qui prolonge la grande base de la partie conique et qui a un diamètre qui est inférieur de cette grande base de cette section conique. La partie extérieure llb est faite avec du caoutchouc de forte élasticité. Elle se présente sous la forme annulaire et entoure la section conique 17. Sur ces deux faces frontales, la partie extérieure îlb comporte des bourrelets annulaires 19. Ces bourrelets sont visibles dans la figure 2.Dans la position de montage qui est représentée dans la figure 1, ces deux bourrelets annulaires 19 sont pressés contre le siège d'étanchéité 10 par un disque-couvercle 20 placé sur l'élément d'étanchéité, ledit disque 20 étant chargé par une rondelle élastique à ressort ou rondelle Grower, chargée à son tour par le corps de soupape 4. La rondelle élastique 21 maintient en même temps le plateau 9 en place contre la butée 12. La soupape de retenue à étranglement représentée fonctionne comme suit : dans la position d'étranglement représentée dans la figure 1, il règne dans la chambre de soupape 2 une pression qui est supérieure à celle qui règne dans la chambre de soupape 3. Le milieu passe, avec étranglement, de la chambre de soupape 2, par la chambre intérieure 6 et la gorge 15a, dans la chambre de soupape 3. La section de passage au droit de la gorge 15a est limitée par l'arête supérieure de la partie intériéure lia de l'élément d'étanchéité 11. Un mouvement du corps de soupape vers le haut ou vers le bas modifie cette section.Lors d'un mouvement vers le haut, on peut, en plus, disposer de la gorge 15b pour le passa S'il s'établit dais la d:ambre d' spe 3 une pression supérette à celle qui règne dans la chambre de soupape 2, l'organe d'étanchéité 13 se décolle de l'extrèmité des perçages 14, et le milieu peut s'écouler librement de la chambre de soupape 3 dans la chambre de soupape 2. Pour toutes les courses de la tige 8, la force radiale exercée par la partie extérieure llb de l'élément d'étanchéit sur la partie intérieure Ila, qui donne lieu à une composante di rivée vers le fond du siège d'étanchéité, assure l'assise certaine de la partie intérieure. A titre d'exemple d'exécution on a choisi une soupape de retenue à étranglement. L'élément d'étanchéité peut toutefois etre utilisé de la mEme façon dans une soupape de retenue simple. La tige de soupape peut présenter plus de deux gorges. La partie extérieure de l'élément d'étanchéité peut comporter, à la place des bourrelets, des parties saillantes distribuées régulièrement et éventuellement pourvues uniquement sur un coté. La forme et la disposition du ressort pour le plate-au de soupape peut varier dans de larges mesures. Le ressort assure, en liaison avec les bourrelets de la partie extérieure de l'élément d'étanchéité, pour une assise sûre et imnuable de la partie inférieure de l'élé- ment d'étanchéité, sans que l'on soit obligé,à cet effet, de respecter les tolérances de fabrication très sévères et donc très onéreuses. En meme temps, la partie élastique extérieure de-l'él- ment d'étanchéité assure, pçr une pression radiale dirigée vers l'intérieur sur la partie intérieure, l'application étanche de celle-ci sur la périphérie de la tige de soupape. REVENDICATIONS 1 - Soupape d'étranglement ou de réglage, plus particulièrement du type à retenue, comportant un corps de soupape, une tige de soupape sensiblement cylinrique, réglable dans ledit corps de soupape et comportant au moins une gorge s'amincissant en s'éloignant de l'extrèmitr de la tige,ainsi qu'un élément d'étanchéité annulaire, disposé dans un siège d'étanchéité et entourant ladite tige sensiblement dans la plage de ladite gorge, caractérisée par le fait que élément d'étanchéité est disposé dans un siège d'étanchéité (10) et qu'il comprend une pa-tie intérieure (lla) pourvue d'un perçage cylindrique (16) et réaliséeavec une matière résistant à l'usure et possédant une élasticité limitée, plus particulièrement avec du polytétrafluoréthylène, ainsi qu'une partie extérieure (llb) enserrant annulairement la partie intérieure (lla) et faite avec une matière présentant une forte élasticité, plus particulièrement avec du caoutchouc, ladite partie extérieure exer çant sur la partie intérieure une tension radiale. 2 - Soupape suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que la partie intérieure (lla) présente une section extérieure d'allure conique ou tronconique (1) entourée par la partie annulaire extérieure llb, la grande base de la partie intérieure reposant sur le fond du siège d'étanchéité (10) et étant pourvue d'un appendice d'appui cylindrique (18) de plus faible diamètre et s'appuyant dans une ouverture ménagée dans le fond du siège d'étanchéité (10) qui possède un diamètre et une hauteur qui correspondent au diamètre et à la hauteur dudit appendice. 3 - Soupape suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que la partie extérieure présente sur l'une ou sur ses deux faces frontales des parties saillantes (19) qui sont comprimées axialement par le corps de soupape (4). 4 - Soupape selon la revendication 3,caractérisée par le fait que la partie extérieure (llb) comporte, à titre de partie saillante, des bourrelets circulaires (19). 5 - Soupape suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 réalisée sous la fErme d'une soupape de retenue à étranglement, caractérisée par le fait que le plateau de soupape (9) porte élastiquement contre une butée (12) du carter (1) de la soupape. 6 - Soupape suivant la revendication 5, caractérisé par le fait qu'au plateau de soupape (9) est associé un disque-couver cle (20) pourvu d'un perçage et dont le diamètre est supérieur à celui du perçage (16), alors qu'entre le corps de soupape (4) et ledit disque (20) est prévu un ressort (21). 7 - Soupape suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que la gorge (15) ménagée dans la tige de soupape (8) présente en section transversale ayant l'allure d'un rectangle étroit dans le sens longitudinal dirigé radialement en direction de la tige de soupape. 8 - Soupape suivant la revendicaticn 7, caractérisé par le fait que la tige de soupape (8) comporte au moins deux gorges (15a et 15b) ayant des longueurs ainsi que des angles d'amincissement différents.