Brevet FR2238884A1 — publié le 19750221

L'invention est relative à une soupape de réglage d'écoule ment de fluide, comportant une pièce obturatrice, par exemple un cône de soupape ou une pièce d'étranglement de toute autre forme, qui, au moyen d'une tige de soupape, peut être déplacée axialement, par rapport à l'ouverture de passage d'un siège de soupape dispose à l'interieur du carter de la soupape. La tige de soupape d'une telle soupape de réglage de débit peut être manoeuvré à la main ou au moyen de n'importe quel organe moteur de commande approprié, par exemple au moyen d'une membrane commandée par une pression, ou d'un thermostat ou d'un organe moteur analogue. Dans de telles soupapes de réglage d'écoulement de fluide, il peut se produire dans certaines conditions de service, des vibrations propres indésirables et même dangereuses qui peuvent amener la détérioration de la soupape et du système auquel elle est associée ou provoquer des bruits de fonctionnement intenses. Ces vibrations se produisent principalement à peu près perpendiculairement ou transversalement par rapport à la course de réglage de la pièce obturatrice de la soupape et sont excite par l'écoule- ment du fluide autour de la pièce obturatrice, laquelle est habituellement de forme symétrique par rapport à son axe longitudinal ou axe de réglage et par conséquent léchée symétriquement par l'écoulement de fluide. L'invention a donc pour but de réaliser la pièce obturatrice d'une telle soupape sous une forme telle que toute vibration transversale indésirable ou toute Vibration propre de celle-ci se trouve absolument empêchée. L'invention part du fait d'expérience qui, en raison de la symétrie de construction et de disposition de la pièce obturatrice dans l'écoulement de fluide, la position de cette pièce est si instable que des forces alternatives dirigées transversalement par rapport à l'axe de réglage sont exercées par l'écoulement sur la pièce obturatrice et incitent ses vibrations propres ou transversales dont l'amplitude peut atteindre des valeurs dangereuses. Le problème qui vise à résoudre l'invention est résolu, conformément à l'invention, par le fait que la pièce obturatrice, du côté de celle-ci qui est disposéeen regard de l'ouverture de passage du siège de soupape, est réalisée sous une forme disymétrique telle, par rapport à son axe de réglage, que le fluide qui lèche et entoure la pièce obturatrice exerce sur celle-ci une force directrice agissant unilatéralement, eseentiellement transversalement par rapport à l'axe de réglage , laquelle force surmonte les forces de vibrations transversales de la pièce obturatrice et stabilise la position de celle-ci dans l'écoulement. Selon un mode de réalisation particulièrement simple et avantageux de l'invention, cette dissymétrie est obtenue par le fait que la pièce obturatrice, du côté de celle-ci disposéèun regard de l'ouverture de passage du siège de soupape, présente une lamelle saillante disposée excentriquement par rapport à l'axe de réglage. La dissymétrie de construction et de disposition de la pièce obturatrice ou de sa lamelle a pour conséquence que l'écoulement du fluide est subdivisé en deux, éventuellement en plus de deux, courants partiels inégaux qui exercent la force directrice désirée sur la pièce obturatrice. L'intensité de cette force directrice est proportionnelle au débit et à la vitesse de l'écoulement qui traverse la soupape. L'invention peut être mise en oeuvre,pratiquement, de diverses manières. Ona trouvé que l'on obtenait une action de stabilisation particulièrement avantageuse, lorsque le rapport de l'excentricitéRdela lamelle au diamètre iSSrieurDdeltouverture de passage du siège de soupape satisfaisa t à peu près aux inégalités 1/6 4 R/D 4 1/4. Il est avantageux en outre que la hauteur de la lamelle soit à peu près égale ou supérieure à la hauteur de course de la pièce obturatrice, la hauteur de la lamelle correspon dant å la distance de l'extrêmité de celle-ci à la surface d'appui de la pièce obturatrice, ou de la partie conique de celle-ci, sur le siège de soupape. La lamelle excentrique peut être disposée sur une partie saillante, ou sur un organed'étranglement de la pièce obturatrice de soupape, s'engageant à l'intérieur de l'ouverture de passage du siège de soupape. Elle peut être réalisée sous diverses formes et éventuellement aussi être fixée sur a pièce obturatrice ou sur la partie saillante ou l'organe d'étranglement de celle-ci, d'une manière permettant son propre réglage. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description ci-après de certains de ses modes de réalisation pris à titre illustratif mais nullement limitatif, effectué en se référant aux dessin s annexés dans lesquels - La figure 1 est une vue en coupe d'une soupape à pièce obturatrice conique représentée en position d'ouverture, - La figure 2 est une vue en plan de dessous dç a soupape de la figure 1, - Les figures 3 à 5 montrent,vues de dessous, diverses variantes de la pièce obturatrice de la figure 1, - Les figures 6 å 9 montrent, en vues latérales, diverses variantes de la pièce obturatrice, - La figure 10 montre, vue de dessous, une moitié de la pièce obturatrice de la figure 9, - La figure il est une vue latérale d'une autre variante, de la pièce obturatrice, - La figure 12 montre, vue de dessous, une autre variante de la pièce obturatrice, - La figure 13 est une vue latérale d'une autre variante de la pièce obturatrice à lag i de stabilisation réglable et, - La figure 14 enfin représente, vue dessous, la pièce obturatrice de la figure 13. La soupape représentée sur la figure 1 se compose d'un carter 1 à l'intérieur duquel est disposée une pièce obturatrice de soupape 2, présentant une région conique, qui, au' moyen d'une tige de soupape 3, peut être déplacée verticalement sur la figure) par rapport à un siège de soupape 4. La tige de soupape 3, d'une manière usuelle, sort du carter 1, à travers un alésage pratique dans un couvercle de carter 5, muni d'un presse-étoupe qui n'a pas été représenté sur la figure. L'ouverture de passage, c'est i-dire le diamètre intérieur du siège de soupape 4, a été désignée par D. La pièce obturatrice de soupape 2 présente une hauteur de course h .L'écoulement de fluide pet, pénètrerdans le carter de soupape 1 par la tubulure d'entrée 7, franchir 1'ouverture de passage D et quitter le carter de soupape (1 > par la tuburlure de sortie 8, ou touussi bien suivre le trajet inverse. La pièce obturatrice de soupape ou cône de soupape 2 est munie, du côté situé en regard de ltouverture de passage D du siège de soupape 4, d'une partie saillante 10 qui, au cours des mouvements de réglage de la soupape, peut s'engager plus ou moins à l'intérieur de l'ouverture de passage D. Sur la partie saillante 10 est disposée une lamelle de stabilisation 6 qui fait saillie plus ou moins à l'intérieur de l'ouverture de passage D du siège de soupape ou à travers cette ouverture.La lamelle de stabilisa tion 6 est disposée dis symétriquement ou excentriquement par rapport à l'axe de réglage de la soupape, de sorte que l'écoulement se trouve subdivisé et guidé de telle manière que la force directrice résultante exercée par les courants partiels inégaux due l'écoulement sur la pièce obturatrice de soupape soit supérieure à la force alternative qui excite. les vibrations de la pièce obturatrice. Dans ces conditions, la position de la pièce obturatrice dans l'écoulement se trouve stabilisée. Le rapport de l'excentri- cité R de la lamelle 6 au diamètre D de l'ouVerturè de passage du siège de soupape 4 doit de préférence satisfaire aux inégalités 1 4 R d'un repire a indiquant la position de la partie dissymétrique, c'est-à-dire de la lamelle 6, dans l'é- coulement . La position depa pièce obturatrice, c'est-à-dire-de la lamelle est donc repérable de l'extérieur. En faisant tourner, la tige de soupape 3 on peut, au cours du fonctionnement de la soupape déplacer l'ensemble de la pièce obturatrice2etde sa lamelle 6 jusqu'à ce que soit obtenu lteffet de stabilisation désiré de la pièce obturatrice, c'est-à-dire l'amortissement optimal de ses vibrations propres. La forme de la pièce obturatrice dissymétrique ou celle de sa partie saillante ou de la lamelle peut être modifiée à volonté pour autant que les formes et dimensions adoptées fournissent la force directrice et la stabilisition désirées. Quelques unes de telles variantes sont représentées sur les figures 2 à 12. Dans la variante de la figure 2, la lamelle de stabilisation 6 a rectiligne est disposée excentriquement en dessous de la pièce obturatrice 2. La figure 3 montre une lamelle 6 b de forme incurvée ou arquée. La figure 4 montre une lamalle de stabilisation 6 c présentant un évidement excentrique. Dans la variante de la figure 5, la lamelle de stabilisation 6 d est pliee excentriquement en forme de.pointe de flèche. La figure 6 montre comment la lamelle de stabilisation Se peut former un certain angle par rapport à l'axe de réglage de la pièce obturatrice 2 et être disposée sur la partie saillante 10 de celle-ci. La figure 7 montre une lamelle de stabilisation 6 f munie d'une arête inférieure biseautée inclinée d'un certain angle transversalement par rapport à l'axe de réglage de la pièce obturatrice.La figure 8 montre une lamelle de stabilisation 6 g disposée sur un corps d'étranglement 10' lié à la pièce obturatrice 2. Les figures 9 et 10 montrent respectivement en vue latérale et en vue de dessous,une pièce obturatrice de soupape 2 comportant une partie saillante 10" en forme de cloche, sur laquelle la lamelle de stabilisation 6 h est disposée excentriquement par rapport à l'axe de réglage. Sur la figure Il est représentée une pièce obturatrice 2, comportant une partie saillante en forme de plongeur 10"' sur laquelle est disposée excentriquement une lamelle de stabilisation 6 i .La figure 12 montre un mode de réalisation de la pièce obturatrice 2, dans lequel la lamelle de stabilisation 6 k présente un embranchement de manière que l'écou- lement soit subdivisé en plus de deux courants partiels. Enfin, les figures 13 et 14 montrent respectivement une élévation latérale et en vue de dessous une pièce obturatrice de soupape 2 comportant une partie saillante ou corps d'étranglement 10 sur lequel est fixée une lamelle de stabilisation 6 disposée excentriquement et réglable par rapport à la pièce obturatrice. La lamelle 6 peut à cet effet tourner autour d'un axe Il et est munie d'une coulisse S presentant un trou allongé à travers lequel passe une vis 13 qui 'permet d'immobiliser la coulisse 12 dans la position correspondant à la position de pivotement souhait4 dans chaque cas pour la lamelle 6. Comme il va de soi, et comme il résulte déjà d'ailleurs de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés, elle en embrasse toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Soupape de réglage d'écoulement de fluide, comportant une pièce obturatrice, qui; au moyen d'une tige de soupape, peut être déplacée axialement, par rapport à l'ouverture de passage d'un siège de soupape disposé à l'intérieur du carter de la soupape, laquelle soupape est caractérisée en ce que la pièce obturatrice (2), du côté de celle-ci qui est disposée regard de l'ouver- ture de passage (D) du siège de soupape (4), est réalisée sous une forme dissymétrique telle, par rapport à son axe de réglage que le fluide qui lèche et entoure Ia pièce obturatrice (2) exerce sur celle-ci une force directrice agissant unilatéralement, essentiellement transversalement par rapport à l'axe de réglage, laquelle force surmonte les forces de vibrations transversales de la pièce obturatrice et stabilise la position de celle-ci dans 1 'écoulement. 2. Soupape selon la-revendication 1, caractérisée en ce que la pièce obturatrice (2), du côté de celle-ci disposée regard de l'ouverture de passage (D) du siège de soupape (4), présente une lamelle saillante (6) disposée excentriquement par rapport à l'axe de réglage. 30 Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le rapport de l'excentricité (R) de la lamelle (6) au diamètre intérieur (D) de l'ouverture de passage (D) du siège de soupape (4) satisfait à peu près aux inégalités 1/6 R/D 1/4. 4. Soupape selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que la hauteur (H) de la lamelle (6) est à peu près égale ou supérieure à la hauteur de course (h) de la pièce obturatrice. 5. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la pièce obturatrice de soupape (2) constituée d'un cône de soupape est munie d'une partie saillante (10) de forme dissymétrique, située du côté de l'ouverture de passage (D) de siège de soupape (4) et pouvant s'engager à 1' intérieur de cette ouverture du passage (D). 6. Soupape selon la revendication 5, caractérisée en ce que la lamelle (6) fait saillie à l'intérieur de l'ouverture de passage (D) du siège de soupape (4) à partir de la p-artie saillante (10) de la pièce obturatrice (2). 70 Soupape selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que la lamelle (6) s'étend dans le sens de sa longueur jusqu'à proximité du bord du siège de soupape (4). 8. Soupape selon lune quelconque des revendications 1 à 7 > caractérisée en ce que la tige de soupape (3), conjointement avec la pièce obturatrice (2), peut tourner autour de leur axe commun et est munie d'un repère (9) qui indique la position de la dissymétrie, c'est-à-dire la position de la lamelle (6) dans l'écoule- ment. 9. Soupape selon l'une quelconque des revendications 2 a' 85 caractérisée en ce que la lamelle (6) peut être réglée au moins suivant une direction par rapport à la pièce obturatrice (2) ou à la partie saillante (10) de celle-ci,' sur laquelle elle est fixée (figures 13 et 14). 10. Soupape selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisée en ce que la lamelle (6a) est rectiligne (figure 2)ê 1. Soupape selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisée en ce que la lamelle (6b) est incurvée (figure 3). 12. Soupape selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisée en ce que la lamelle (6c) comporte un évidement excentrique (figure 4). 13. Soupape selon l'une quelconque des revendications 2 à 9,,- caractérisée en ce que la lamelle (6d) a la forme d'une pointe de flèche (figure 5). 14. Soupape selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisée en-ce que la lamelle (6e) est disposée obliquement par rapport à l'axe de réglage de la piece obturatrice (2) (figu 6? 15. Soupape selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisée en ce que la lamelle (6f) comporte une arête inférieure biseautée (figure 7). 16. Soupape selon l'une quelconque des revendications 2 à, caractérisée en ce que la lamelle (6g) est disposée sur un corps d'étranglement (10 de la pièce obturatrice (2) (figure 8). 17. Soupape selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisée en ce que la lamelle (6h) est disposée sur une partie saillante (10") en forme de cloche de la pièce obturatrice (D (figure 9 et 10). 18. Soupape selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisée en ce que la lamelle (6i) est disposée sur une par tie saillante en forme de plongeur (10''') de la pièce obturatrice (2) (figure 11). 19. Soupape selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisée en ce que la lamelle (6k) présente un eibranche- ment de manière que l'écoulement soit subdivisé en plus de deux courants partiels (figure 12).