Brevet FR2269009A1 — publié le 19751121

ta présente invention concerne une soupape de commande pour installations hydrauliques, avec un porte-clapet placé dans un corps et largement équilibre å la pression d'alimentation, pt'-rte-clapet qui est poussé par un ressort contre un siège solidaire du corps en séparant de ce fait au moines une admission d'une évacuation, qui peut être soulevée du siege par un dispositif de manoeuvre et qui présente un clapet qui est relié un coulisseau par une tige et sur lequel est réalisé un premier tronc de cône qui se prolonge par une courte partie cylindrique en un Fuxibme tronc de cone accolé contre le premier. Dans une soupape de commande connue de ce type, le porte-clapet est également équilibre par rapport å la pression d'évacuation et pour cela un contre-piston est guidé de façon glissante dans un manchon. Le clapet, placé sur un porte-clapet, a un siège constitué par un anneau emmanché dans un alésage du corps et sur lequel un collet dépassant vers l'intérieur constitue L'arête du siege.Le deuxième tronc de ctne porte la surface d' & an- cherté associée au clapet, alors qu'un certain effet d'étanglement est associé au premier tronc de cbne uniquement en cas de fermeture de la liaison, Bien que les forces de manoeuvre du porte-clapet soient déjà faibles, par suite du mode de construction à équilibre de pression, il apparaît ici l'ouverture de la liaison des forces dynamiques qui sont dans la plupart des cas perturbatrices. Ceci est particulièrement désavantageux quand de grandes quantités de fluide de pression doivent être commandées avec de faibles forces de manoeuvre. En outre, la construction de cette soupape est relativement conteuse. Le but de l'invention est de réaliser de façon aussi simple que possible une soupape de commande du type indiqué, en éliminant les inconvénients signalés, de façon qu'elle puisse commander des débits de fluide relativement grands avec des forces de manoeuvre aussi petites que possible. Le moyen de parvenir au but de l'invention consiste en ce que le siège solidaire dd corps est constitué par un épaulement à l'endroit du passage d'un premier alésage dans un second alésage de diamètre plus petit, dans lequel est guidé le porte-clapet, en ce que le premier tronc de cône porte la surface d'étanchéité associée au siège et en ce qu'un second tronc de cbne se raccorde à un troisième tronc de cbne s'étendant vers l'intérieur qui présente, sur les deux grandes bases associées de chacun d'eux, une arête d'étranglement commune qui constitue, avec la 'paroi interne du premier alésage, une zone d'6tranglementbranchée entre le siège et l'évacuation. On obtint ainsi une soupape de commande particulièrement simple à monter, du type soupape à siège et qui compense également largement les forces dynamiques plus importantes en cas d'écoulement de fluide rela tivemènt grand. On élimine en outre de façon extrêmement simple un effet dépendant de la viscosité Il est de plus avantageux que les corps existants avec les sièges de soupape habituels puissent continuer à être utilisés. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une coupe axiale au travers d'une soupape de commande et - la figure 2 représente la relation entre la force de manoeuvre P et la course S du porte-clapet pour une soupape de commande connue-et pour une soupape selon l'invention. La figure 1 représente une soupape de commande 10 avec un corps 11 dans lequel un premier alésage 12 se prolonge au-delà d'un épaulement 13 par un deuxième alésage plus petit 14. Dans le deuxième alésage 14 débouche une admission 15 et, dans le premier alésage 12, une évacuation 16. L'épaulement 13 présente une surface annulaire 17 perpendiculaire aux alésages 12, 14 et dont l'arfiete intérieure est munie d'un biseau étroit 19 formant un siège 18. Un porte-clapet 21, avec un cylindre de guidage 22, glisse de façon étanche dans le deuxième alésage 14. Du cylindre 22 part une tige rétrécie 23 qui passe devant l'admission 15 et aboutit à un clapet 24 qui constitue, comme la tige 23, une partie du porte-clapet 21. Le clapet 24 porte, à la limite de la tige 23, un premier tronc de cOne 25 ayant une surface d'étanchéité 26 associée au siège 18. Le premier tronc de cbne 25 a un angle au sommet-habituel de 83 à 90Q et son plus grand diamètre est à peine plus grand que le diamètre du siège 18. Le tronc de ctne 25 se prolonge sur son plus grand diamètre par une portion cylindrique courte 27 juste assez grande pour qu'on puisse créer un écoulement en meulant la surface 26.A la partie 27 se raccorde un deuxième tronc de cbne 28 dont l'angle au sommet est moins aigu que celui du premier tronc de cône 25 et dont le plus grand diamètre est plus grand que celui de la partie 27. A la limite du deuxième tronc de cdne 28, le clapet 24 présente un troisième tronc de cbne 29 dont la base la plus grande forme, avec celle du deuxième tronc de cbne 28, une arête d'étranglement 21.Alors que le deuxième tronc de ctne 28 possède de préférence un angle au sommet de 1350, celui du troisième tronc de cbne peut atteindre environ 600. Ltarête 31 est ainsi à angle vif et elle constitue avec la paroi interne 32 du premier alésage 12 une zone d'étranglement 33 branchée entre le siège 18 et l'évacuation 16. Il est particuliârement avantageux que les diamètres de l'alésage 14, de l'alésage 12 et de l'arête 31 soient au moins à peu près comme les rapports 4 7 : 6. Sur le tronc de cône 29 s'appuie un ressort 34 poussant le clapet 24 sur le siège 18 et dont la position est assurée par un embout 35. Le ressort 34 s'appuie par ailleurs sur un couvercle-36 solidaire du corps. Un poussoir 38 d'un dispositif de manoeuvre non représenté s'appuie sur le cOté du porte-clapet 21 qui est opposé au clapet 24 et qui est étanché vers l'extérieur par un joint torique 37. Le mode de fonctionnement de la soupape 10 est expliqué simplement ci-après Dans la- position représentée, la surface 26 s'appuie sur le siège 18 dans le corps 11, ce qui sparel'admission 15 de l'évacuation 16, Si le poussoir 38 pousse le porte-clapet 21 contre la force du ressort 34 vers la droite, il doit, au début, surpasser seulement la force de celui-ci,parce que le porte-clapet 21 lui-même est équilibré par la pression dans l'admission 15.Au moment où le premier tronc de cône 25 décolle du siège 18, il se produit un écoulement en forme de jet sur le chanfrein 19 ; la pression tombe alors au niveau du siège 18, de sorte que le porte-clapet 21 a tendance à ne plus être parfaitement compensé en pression de façon statique et à être soumis en plus à la force du ressort 34 oppOsée à la force au niveau du poussoir 38. Une telle élévation de la force de manoeuvre est compensée en grande partie par le faitque l'écoulement en forme dejetest dévié par le deuxième tronc de cOne 28, ce qui exerce sur le clapet 24 une force qui compense en partie cette élévation. En plus, la zone d'étranglement 33 située entre l'arête 31 et la paroi 32 provoque une augmentation de pression qui agit essentiellement sur le deuxième tronc de cbne 28 et contribue à la compensation des forces dynamiques sur le porteclapet 21. L'arête 31, formée de façon aigus, agit avantageusement de façon que les influences néfastes provenant des différences de viscosité du fluide de pression soient éliminées.La participation de ces influences à la compensation peut ventre quelque peu modifiée suivant la grandeur de la course du clapet 21 ; mais surtout à l'ouverture, la plus grande partie de ces influences provient de la déviation du jet de fluide, Pour des courses plus grandes d'environ 1/4 du diamètre de l'aldsagel4, la participation due à la zone d'étranglement 33 augmente. La figure 2 représente, à l'aide d'une courbe 41, la force de manoeuvre nécessaire P en fonction de la course S du clapet pour une soupape de commande connue, alors que la courbe 42 correspond å la soupape 10 de l'invention. Les deux courbes 41, 42 concernent des soupapes de commande de même grandeur, pour des débits et des pressions egaux. il s'ensuit que la soupape 10 de l'invention a l'avantage qu'un seul niveau de pression est nécessaire pour llécoulement du débit maximal, ce niveau étant inférieur à la moitié de la pression nécessaire dans une soupape de commande connue, Avec la soupape de commande de l'invention, on peut faire passer des débits comparables avec des forces sensiblement plus petites ceci est particulièrement important dans les soupapes magnétiques dans lesquelles les aimants peuvent être plus faibles et avoir par suite un encombrement. plus petit. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. R t y E N D I C A I O N S soupape de commande pour installations hydrauliques, avec un porte-clapet placé dans un corps et largement équilibré à la pression d'alimentation, porte-clapet qui est poussé par un ressort contre un siège solidaire du corps en séparant de ce fait au moins une admission d'une évacuation, qui peut entre soulevé du siège par un dispositif de manoeuvre etqui présente un clapet qui est relié à un coulisseau par une tige et sur lequel est réalisé un premier tronc de cbne qui se prolonge par une courte partie cylindrique en un deuxième tronc de cbne accolé contre le premier, caractérisé en ce que le siège solidaire du corps est constitué par un épaulement à l'endroit du passage d'un premier alésage dans un second alésage de diamètre plus petit, dans lequel est guidé le porte-clapet, en ce que le premier tronc de cOne porte la surface d'étanchéité associée au siège et en ce qu'un second tronc de cOne se raccorde à un troisième tronc de cOne s'étendant vers l'intérieur qui présente, sur les deux grandes bases associées de chacun d'eux, une arête d'étranglement commune qui constitue, avec la paroi interne du premier alésage, une zone d'étranglement branchée entre le siège et l'évacuation 2. Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'épaulement présente une surface annulaire perpendiculaire aux alésages, l'arête intérieure de cette surface, prévue avec un chanfrein, constituant le siège. 3. Soupape selon la revendication 2, caractérisée en ce que le diamètre de la portion cylindrique est à peine plus grand que le diamètre du siège. 4. Soupape selon l'une quelconque des revendications l è 3, caractérisée en ce que les diamètres du deuxième alésage7 du premier alésage et de l'ar8te d'étranglement sont entre eux dans les rapports 4 : 7 : 6. 5. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'angle au sommet du premier tronc de cbne est au moins dans le rapport de 2à3 avec celui du deuxième tronc de cône. 6. Soupape selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'angle au sommet du troisième tronc de cflne atteint environ 600. 7. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 6" caractérisée en ce que la section efficace de la zone d'étranglement est la mssme sur toute la course du porte-clapet.