Brevet FR2277288A1 — publié le 19760130

la présente invention concerne une valve à clapet déplaçable angulairement, destinée plus particulièrement à contrôler ltécoule- ment d'un fluide sous pression à haute température à un moteur commandé par ledit fluide. Les valves de ce type présentent souvent des caractéristiques qui ne permettent pas leur utilisation dans n importe quel environnement (température et pression) étant donné que la sensibilité et la précision de leur commande est d'une extrême importance. Il est également souhaitable que de telles valves soient le plus légères possible et présentent des dimensions réduites. La présente invention a donc pour but de proposer une valve compacte destinée à contrôler l'écoulement de fluide, en particulier de gaz, et qui est sensible et précise. La valve à clapet déplaçable angulairement selon l'invention est du type comportant un boîtier à l'intérieur duquel est définie une chambre avec une paroi interne de forme courbe sur au moins une partie de sa périphérie, un premier, un deuxième et un troisième passages ouvrant sur ladite chambre, ledit second passage étant en communication avec une source de haute pression de fluide, un clapet disposé dans ladite chambre et monté pivotant autour d'un axe, ledit clapet comportant deux ailettes projetant sensiblement radialement à partir de l'axe de pivotement et définissant avec la paroi de forme courbe un compartiment en communication avec ledit second passage, chaque ailette étant normalement en vis à vis des premier et troisième passages respectivement pour empêcher toute communication de fluide dans lesdits premier et troisième passages, et étant susceptibles de se déplacer pour mettre en communication l'un des premier èt troisième passages avec le compartiment et l'autre des premier et troisième passages atec une source de basse pression, ledit clapet étant destiné à ê'tre associé à des moyens de commande sensibles à un signal d'entrée pour établir une différence de pression entre lesdits premier et troisième passages, ladite différence de pression étant fonction de l'amplitude et de la polarité du signal d'entrée. Selon un premier mode de réalisation préférentiel de l'invention, le clapet de la valve est monté pivotant autour d'un pivot flexural, la rotation dudit clapet étant commandée par un organe de commande magnétique. Selon un second mode de réalisation préférentiel de l'invention, Ae clapet de la valve est commandé en rotation par la rotation d'un pignon coopérant avec une crémaillère. L'invention est maintenant décrite à titre d'exemple en se référant aux dessins, dans lesquels - la Figure 1 est une vue schématique d'un dispositif comprenant un moteur actionné par un fluide sous pression et une valve à clapet déplaçable angulairement selon un premier mode de réalisation de l'invention, pour contrôler l'écoulement de fluide vers le moteur, - la Figure 2 est une vue en coupe selon la ligne 2-2 de la Figure 1 - la Figure 3 est une vue en perspective du clapet de la valve représentée sur la Figure 2, - la Figure 4 est une vue en perspective d'une coupe selon la ligne 4-4 de la Figure 2, - la Figure 5 est une vue schématique d'un dispositif comprenant un moteur actionné par un fluide sous pression, et une valve à clapet déplaçable angulairement selon un autre mode de réalisation de l'invention pour contrôler l'écoulement de fluide vers le moteur, - la Figure 6 est une vue en coupe selon la ligne 6-6 de la Figure 5, - la Figure 7 est une vue en coupe selon la ligne 7-7 de la Figure 5, - la Figure 8 est une vue en coupe selon la ligne 8-8 de la Figure 6, - la Figure 9 est une vue en coupe selon la ligne 9-9 de la Figure 6. En se réferant maintenant aux Figures 1 à 4, la référence numérique 10 désigne un boîtier à l'intérieur duquel sont montés en rotation deux engrenages hélicoidaux 12 et 14 supportés par des arbres 16 et 18 ; 20 et 22 venus de matière avec les engrenages 12 et 14. les arbres 16 et 18 venus de matière avec le rotor 12 projettent axialement à partir de ce dernier et sont montés dans des roulements 24 et 26 prévus à l'intérieur du boitier 10. De même les arbres 20 et 22 venus de matière avec l'engrenage 14, projettent axialement à partir de ce dernier , et sont montés dans des roulements 28 et 30 prévus à l'intérieur du boîtier.Le boitier 10 comprend des passages 32 et 34 destinés respectivement à diriger du fluide sous pression vers une chambre du boitier contenant les engrenages héli coldaux 12 et 14, et à évacuer ledit fluide à partir de ladite chambre. Le sens de rotation des engrenages 12 et 14 est fonction de l'é- coulement du fluide dans les passages 32 et 34, comme il sera expliqué ultérieurement. les passages 32 et 34 ont de préférence une section rectangulaire comme illustrée dans le mode de réalisation des Figures 1 à 4. le boîtier comporte également un passage d'entrée de fluide avec en série un passage de section circulaire 36 et un passage de section rectangulaire 38. le passage d'entrée est disposé entre les passages 32 et 34.Le passage de section circulaire 36 est en comríur.ica+ion avec une source de haute pressiurl uC fluide (non représentée) qui est constituée par du gaz sous r;sio. Le passage de section rectangulaire a de préférence une ection ayant une surface de valeur sensiblement égale à celle de la surface des sections des passages 32 et 34. Les passages 32, 34 et 38 débouchent dans une autre chambre 42 du boîtier par des ouvertures au niveau d'une paroi interne de forme recourbée 40 du boîtier. Un organe d'actionnement électromagnétique 44, de type classique, est disposé à l'intérieur de la chambre 42 du boitier 40 et la chambre 42 est en communication avec l'atmosphère par l'intermédiaire d'orifices 45. L'organe d'actionnement comprend une armature 46 introduite dans des bobinages 48 et susceptible de pivoter autour d'un axe de pivotement qui est ici un pivot flexural de type classique, comme par exemple celui décrit dans le brevet français No. 2.198.579 au nom de la demanderesse. En fonctionnement, un champ magnétique est engendré dans les bobinages 48 en réponse à un signal électrique appliqué aux moyens d'actionnement par l'intermédiaire de la douille 54 et son support 52, et l'armature 46 peut pivoter d'un angle prédéterminé autour du pivot 50 sans rencontrer sensiblement de résistance par élasticité ou par frottement. L'armature 46 comprend un élément formant clapet 56 venu de matière avec ladite armature ou bien fixé à cette dernière. L'élément formant clapet comporte deux bras ou ailettes 58 et 60 situés dans le prolongement du plan de l'armature 46 et se séparant en écartement au voisinage de la paroi interne 40 de marnière à définir une fourche.Entre les deux ailettes 58 et 60 une portion en retrait comportant une paroi d'allure courbe est définie, de manière à former un compartiment ou cavité 62 limité par les ailettes 58 et 60 d'une part, et par des parois d'extrémité 64 et 66 situées respectivement à la partie supérieure et inférieure de la cavité et perpendiculaires aux plans des ailettes. Les ailettes 58 et 60 comportent de préférence une dépouille de manière à définir des arêtes longitudinales relativement aigües de manière à réduire au minimum les pertes de charge dans le chemin d'écoulement du fluide. L'élément formant clapet 56 est représenté dans sa position centrale dans laquelle les extrémités des ailettes 58 et 60 en vis à vis de la paroi interne 40 recouvrent respectivement les passages 32 et 34 pooe bloquer toute communication de fluide à travers lesdits passages.La cavité 62 définie précédemment est soumise de façon continue à une haute pression de fluide par l'intermédiaire du pa 38 qui débouche directeent dans ladite cavité.Les ailette 58 t60 s déplacent angulairement solidairement avec l'armature 56 de teli erte que leurs extrémités respectives sont déplacées par rapport aux ouverturcs des passages 32 et 34 pour mettre en communication l'un des passages 32 et 34 avec la cavité 62 d'une part, c'est-à-dire avec la source de haute pression, et l'autre des passages 52 et 34 avec la chambre 42, c'est-à-dire avec la pression atmosphérique Pa. il est bien évident que les passages 32 et 34 seront mis en communication avec la source de haute pression et la pression atmosphérique respectivement, ou vice-versa, selon le sens du déplacement angulaire de l'armature 46 et de l'élément formant clapet 56 à partir de leur position de repos. Les ailettes sont disposées dans la chambre 42, de telle sorte que leurs extrémités en vis à vis de la paroi interne de forme recourbée 40 sont situées au voisinage immédiat de cette dernière sans toutefois qu'il y ait contact pour limiter au maximum les fuites de fluide sous pression à partir de la cavité 62. Les extrémités des ailettes 58 et 60 peuvent avoir une longueur telle que celles-ci recouvrent partiellement les ouvertures des passages 32 et 34, ou bien encore débordent au delà desdites ouvertures selon les caractéristiques souhaitées du système de commande du moteur. On notera que les ailettes 58 et 60 sont maintenues en écartement de la paroi interne de forme recourbée 40 du boîtier en raison des forces crées par la haute pression de-fluide communiquée à la cavité 62, évitant ainsi tout frottement entre les éléments. Des plaques 65 et 67 servant de couvercle sont fixées de manière convenable au boîtier 10. Le rayon de courbure des extrémités des ailettes 58 et 60 est sensiblement égal à celui de la paroi 50, et est centré sur l'axe de pivotement de l'armature 46. L'arbre 18 ou l'arbre 22, ou même les deux à la fois, peuvent être reliés à un élément commandé (non représenté) dont la position est fonction du signal électrique d'entrée appliqué à l'organe d'actionnement électromagnétique 44. A cet effet, l'organe d'actionnement électromagnétique provoque l'application à l'armature 46 d'un couple de rotation. L'armature 46 pivote alors autour du pivot flexural 50 dans le sens horaire ou antihoraire selon la polarité du -signal électrique d'entrée. En supposant que l'armature pivote dans le sens horaire, Si on considère la Figure 2, l'élément formant clapet 56 se déplace de telle sorte que l'ailette 60 vient occuper une position telle qu'elle autorise la communication de fluide entre le passage 34 et la cavité 62, c'sst-à-dire la source de haute pression de fluide. Simultané ment, l'ailette 58 vient occuper une position telle qu'elle autorise la communication de fluide du passage 32 vers la chambre 42, ctestà-dire vers la pression atmosphérique. La différence de pression qui en résulte entre les passages 32 et 34 provoque la rotation des engrenages hélicoldaux 12 et 14, c'est-à-dire un déplacement de l'é- lément commandé (non représenté) par l'intermédiaire des arbres 18 et 22. Des moyens ddtecteurs (non représentés) sensibles au déplacement de l'élément commandé/uensibles à la rotation de l'arbre 18 ou 22, sont destinés à fournir un signal électrique de contre réaction dont 11 effet stoppose à celui du signal électrique d'entrée appliqué à l'organe d'actionnement électromagnétique 44 pour annuler le couple de rotation appliqué à l'armature 46. Cette dernière retourne dans sa position de repos, pour laquelle les parois d'extrémité des ailettes 58 et 60 recouvrent les ouvertures correspondantes des passages 72 et 34 respectivement, ce qui a pour effet d'annuler la différence de pression provoquant la rotation des engrenages héli cotidaux 12 et 14.Dans le cas où un certain couple moteur doit être appliqué à l'élément commandé (non représenté) pour compenser un couple résistant de manière à maintenir l'élément commandé dans une position déterminée, le signal de contre-réaction est destiné à réduire l'effet du signal électrique d'entrée de manière à maintenir l'élément formant clapet 56 dans une position pour laquelle la différence de pression entre les passages 32 et 34 correspond à l'application aux engrenages d'un couple de rotation compensant le couple résistant. Etant donné la rotation limitée de l'armature 46 autour du pivot 50, on conçoit qu'une valve du type décrit précédemment et particulièrement adaptée pour être utilisée dans des systèmes dans lesquels les déplacements de l'élément formant clapet sont relativement -réduits. Il est bien évident que l'armature montée en rotation autour du pivot flexural et commandée en rotation par le dispositif d'actionnement électromagnétique 44 pourrait être remplacée par un levier à bras multiples dont l'articulation est constituée par un pivot flexural du même type, ledit levier étant commandé en rotation par tout moyen convenable. Ce dispositif aurait pour avantage de permettre une rota-tion moitis limitée angulairement de l'élément formant clapet. En considérant maintenant les Figures 5 à 8, on a représenté un boîtier de structure similaire à celui représenté sur les Figures 1 à 4 et les éléments ayant les mêmes fonctions sont désignées par les mêmes références numériques. Le dispositif représenté sur les Figures 5 à 8 comprend un élément formant clapet désigné dans son ensemble par la référence numérique 70 et susceptible d'être déplacé en rotation dans un alésage 72 du boîtier 10. Le clapet 70 comporte à sa partie supérieure et à sa partie inférieure des parois d'extrémité circulaires 74 et 76 qui par la suite sont désignés respec- tivement par les termes couvercle et fond.Le couvercle 74 et le fond 76 comportent des évidements définissant les chemins de roulement internes de roulements à billes 82, 84, les chemins de roulement externes desdits roulements 82, 84 étant définis dans le boî- tier 10. Le couvercle 74 et le fond 76 sont réunis par une paroi de liaison recourbée 86 perpendiculaire àtvenue de matière avec ces derniers. Cette paroi de laison sépare l'alésage 72 en une première chambre 88, dite chambre avant ou compartiment, définie par la paroi interne de l'alésage 72 et la face concave de la paroi 86, et une deuxième chambre, dite chambre arrière, définie par la paroi interne de l'alésage 72 et la face concave de la paroi 86. La paroi 86 est élargie à ses extrémités longitudinales de manière à définir deux bras ou ailettes 90 et 92 situés normalement en face des ouvertures des passages 32 et 34, et susceptibles d'être déplacés en rotation pour mettre en communication l'un des passages 32 ou 34 avec une source de haute pression et l'autre des passages 32 ou 34 avec l'atmosphère ou vice-versa, selon le sens de rotation du clapet 70 à partir de sa position de repos. La chambre avant 88 est en permanence en communication avec un passage d'alimentation de section rectangulaire 94 qui reçoit du gaz sous pression à partir d'une source (non représentée) convenablement choisie par l'intermédiaire d'un passage d'entrée 96. Les ouvertures des passages 32, 34 et 94 débouchant ou susceptibles de déboucher dans la chambre 88 selon la position du clapet de la valve sont évidemment de section rectangulaire (à la courbure de la paroi près). La longueur de ces ouvertures est inférieure (ou à la limite égale) à la hauteur de la chambre 88. Le passage d'alimentation 94 est situé à égale distance des passages 32 et 34. La chambre carrière définie précédemment est en communication avec une source de basse session par l'intermédiaire d'un passage d'évacuation 98. Ce passage d'évacuation traverse la paroi du boîtier 10 et a une section sensiblement supérieure à la section des passages 32 et 34, dans le but de réduire les pertes de charge sur le passage d'écoulement du fluide. Des entretoises 100 et 102 venues de matière avec la paroi 86 du clapet 70 projettent radialement à partir de celle-ci pour en augmenter la rigidité. Le fond 76 du clapet 70 comporte un arbre 104 qui lui est solidaire et qui projette axialement vers l'exté- rieur du boitier à partir dudit fond par un passage 112. L'arbre 104 comporte un pinion destiné à coopérer avec une crémaillère. On conçoit bien que les mouvements du clapet 70 sont commandés par un signal d'entrée appliqué à la crémaillère pour déplacer cette der nière. Une entretoise longitudinale 110 assurant la liaison entre le couvercle 74 et le fond 76 du clapet et disposée dans la chambre arrière permet de rendre ledit clapet encore plus rigide. Le couvercle 74 peut également comporter un arbre 109 projetant axialement vers l'extérieur du boîtier à partir dudit couvercle par un passage 113. L'arbre 109 peut avantageusement être relié à un dispositif indicateur de position. Le couvercle 74 et le fond 76 du clapet comportent à la périphérie des rainures annulaires 114 destinées à former un labyrinthe d'étanchéité. Il a été également prévu des moyens supplémentaires (optionnels) pour réduire au minimum les fuites de fluide au niveau du roulement 82. A cet effet, un joint annulaire d'étanchéité en carbone ou en céramique 116 est monté autour de l'arbre 109 et est maintenu en position par un élément de retenue annulaire 118 convenablement engagé à force ou bien monté fixe sur le boîtier. Il est bien évident que le fond 76 et l'arbre 104 coopèrent avec des rainures annulaires 114 et/ou un joint d'étanchéité en carbone ou céramique 11t de la même manière que le couvercle 74 et l'aF bre 109, comme décrit précédemment. Le fonctionnement du clapet 70 est similaire à celui du clapet 56. En effet, la rotation du clapet 70à partir de sa position de repos, dans le sens horaire par exemple, provoque la mise en communication du passage 34 avec la chambre 88, c'est-à-dire avec la haute pression de fluide, et du passage 32 avec la chambre arrière, c'est-à-dire avec la pression atmosphérique. La pression différentielle qui en résulte provoque un écoulement de fluide dans les passages 32 et 34, avec pour conséquencesla mise en rotation des engrenages hélicoïdaux 12 et 14 jusqu'à ce que le signal d'entrée soit compensé par le signal de contre-réaction. Le clapet est alors à nouveau dans sa position de repos. Dans le cas où un certain couple moteur doit être appliqué et maintenu aux arbres 18 et 22 pour compenser un couple résistant, le clapet 70 est stabilisé dans une position correspondant à la différence de pression entre les passages 32 et 34 nécessaire pour assurer le maintien dudit couple moteur. REVENDICATIONS 1. Valve à clapet déplaçable angulairement, destinée particulièrement à contrôler un écoulement de fluide dans un dispositif fluidique, caractériséeen ce qu'elle comporte un boitier à l'intérieur duquel est définie une chambre avec une paroi interne de forme courbe sur au moins une partie de sa périphérie, un premier, un deuxième et un troisième passages ouvrant sur ladite chambre, ledit second passage étant en communication avec une source de haute pression de fluide, un clapet disposé dans ladite chambre et monté pivotant autour d'un axe, ledit clapet comportant deux ailettes projetant sensiblement radialement à partir de l'axe de pivotement et définissant avec la paroi de forme courbe un compartiment en communication avec ledit second passage, chaque ailette étant normale- située en vis à vis des premier et troisième passages respectivement pour empêcher toute communication de fluide dans lesdits premier et troisième passages, et étant susceptibles de se déplacer pour mettre en communication l'un des premier et troisième passages avec le compartiment et l'autre des premier et troisième passages avec une SOUI' ce de basse pression, ledit clapet étant destiné à être associé à des moyens de commande sensibles à un signal d'entrée pour établir une différence de pression entre lesdits premier et troisième passages, ladite différence de pression étant fonction de l'amplitude et de la polarité du signal d'entrée. 2. Valve selon la revendication 1, caractériséeen ce que les ailettes dis-posées sensiblement radialement définissent dans le clapet une portion arrondie située en vis à vis de ladite paroi de forme courbe pour former ledit compartiment, ce dernier étant limité à ses extrémités longitudinales par des parois d'extrémités solidaires dudit clapet. 3. Valve selon la revendication 2, caractérisée en ce que la portion arrondie et la paroi de forme courbe sont concaves. 4. Valve selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de commande sont du type electromagnéti que avec une armature pivotante solidaire du clapet. 5. Valve selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que les moyens de commande sont constitués par un pignon associé au clapet et engrenant sur une crémaillère. 6. Valve selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le clapet est monté pivotant autour d'un pivot flexural définissant l'axe de rotation. 7. Valve selon la revendication 2, caractérisée en ce que les ailettes projettent jusqu'au voisinage de la paroi interne de forme courbe pour définir ledit compartiment, la paroi arrondie du clapet définie par les ailettes étant sollicitée en éloignement de la paroi interne par la haute pression de fluide transmise par le deuxième passage. 8. Valve selon la revendication 2, caractérisée en ce que la chambre est constituée par un alésage à l'intérieur duquel ledit clapet est monté pivotant, les parois d'extrémités dudit clapet é- tant circulaires et susceptibles de se déplacer en rotation dans ledit alésage du boîtier par l'intermédiaire de roulements à billes. 9. Valve selon l'une des revendications 2, 3 ou 8, caractérisée en ce que la portion arrondie du clapet comporte des entretoises radiales destinées à renforcer ledit clapet. 10. Valve selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le boîtier comporte un orifice reliant ladite chambre avec la source de basse pression pour communiquer cette dernière à l'un des premier ou troisième passages en réponse à un pivotement du clapet. 11. Valve selon l'une des revendications 2, 3 ou 8, caractérisée en ce que les parois d'extrémité du clapet sont réunies par l'intermédiaire d'une entretoise longitudinale pour renforcer la rigidité dudit clapet. 12. Valve selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la source de haute pression est dru gaz sous pression et la source de basse pression est l'atmosphère. 13. Dispositif fluidique pour la mise en oeuvre d'une valve selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte un chemin d'écoulement de fluide reliant les premier et troisième orifices, un moteur comportant deux engrenages hélico- daux étant disposé sur ledit chemin d'écoulement de fluide.