Brevet FR2284078A1 — publié le 19760402

L'invention est relative à un dispositif pour obtenir un fonctionnement silencieux de soupapes ou d'organes analogues parcourus par un écoulement de fluide, notamment de soupapes réductrices de pression ou d'autres organes d'étranglement. On a déjà proposé, pour détendre d'une manière silencieuse un écoulement de fluide d'une pressinn élevée à une pression plus faible, d'utiliser des organes d'étranglement qui comportent un certain nombre de fentes annulaires de sortie, de largeur réglable, dont l'ensemble fournit la section d'étranglement désirée. Ces organes d'étranglement sont composés d'un certain nombre de rondelles d'étranglement disposés l'une au-dessus de l'autre autour d'un meme axe, mais dans des plans différents, dont l'espacement mutuel est maintenu par des organes d'entretoisement, par exemple des rondelles élastiques, interposés. Dans ce cas, on peut aussi disposer radialement à la suite l'un de l'autre deux ou plus de deux étages d'étranglement dans chaque fente annulaire de sortie de l'organe d'étranglement.De tels organes d'étranglement sont relativement compliqués et comateux et présentent un fort encombrement en hauteur, de sorte qutilsne peuvent se loger dans des carters de soupape normaux. On connett aussi des organes d'étranglement dans lesquels un certain nombre d'emplacements d'étranglement sont disposés concentriquement l'un par rapport à l'autre et en labyrinthe à la suite l'un de l'autre. La fabrication organes d'étranglement à plusieurs étages, dont les étages d'étranglement sont disposés essentiellement radialement autour d'un axe central et qui présentent une grande hauteur de course est difficile et conteuse, en raison de la nécessité d'usiner des rainures annulaires profondes dans les pièces qui s'engagent l'une dans 11 autre. En outre il se produit alors, aux emplacements d'étranglement, des conduits d'écoulement en forme de diffuseurs qui donnent lieu par conséquent à un fort gain de pression.Dans ces conditions, même pour de faibles différences de pression,cn atteint déjà ou on dépasse la pression critique, ce qui augmente considérablement le niveau de bruits de fonctionnement. L'invention a donc pour but de fournir un dispositif d'étranglement silencieux pour des soupapes ou des organes analogues, qui puisse être fabriqué facilement et relativement à bon marché et qui, avec un petit nombre d'étages d'étranglement, permette de grands débits de passage, l'encombrement en hauteur de ce dispositif étant maintenu suffisamment faible pour qu'il puisse être monté dans des carters de soupapes normaux. Ce problème est résolu, selon une caractéristique de l'invention, par le fait que les conduits d'étranglement annulaires des emplacements d'étranglement formés entre les corps d'étranglement s'engageant l'un dans l'autre, d'un organe de commande et d'une pièce servant de siège coopérant avec cet organe de commande comportent des sections de passage qui, gracie à un profil approprié des corps d'étranglement, vont en se rétrécissant suivant la direction d'écoulement. En d'autres termes, conformément à l'invention, les profils des corps d'étranglement, coopérant l'un avec l'autre, des emplacements d'étranglement disposés essentiellement radialement doivent être prévus alternativement sur l'organe de commande et sur la pièce servant de siège de l'organe d'étranglement de telle manière qu'il ne se produise pas de canaux d'écoulement en forme de diffuseurs. On évite ainsi toute remontée indésirable de la pression aux emplacements d'étranglement, ce qui améliore essentiellement le comportement, au point de vue des bruits de fonctionnement, de la soupape ou du dispositif réducteur de pression, ou détendeur. Ce résultat est obtenu avec un mode de construction relativement simple et avec un encombrement en hauteur relativement faible, ce qui permet d'utiliser le dispositif dans des carters de soupapes usuels. Une propriété caractéristique de l'invention est constituée aussi par la position, fournie par le profil des corps d'étranglement, des divers emplacements d'étranglement qui se succèdent à peu près radialement. Certains de ces emplacements d'étranglement conservent essentiellement leur position lors de la course de l'organe de commande, tandis que les autres sont déplacés pendant cette course. Dans ces conditions on peut éviter toute remontée indésirable de-la pression dans chaque étage d'étranglement et annihiler aussi des différences de pression élevées sans produire de bruits de fonctionnement importants. La courbe caractéristique désirée pour le dispositif peut s'obtenir en donnant un profil approprié aux corps d'étranglement. Selon un mode de réalisation simple et avantageux de l'invention l'organe de commande coulissant axialement se compose d'un cône d'étranglement central, à profil extérieur allant en se rétrécissant, et d'un ou plusieurs anneaux d'étranglement, disposés concentriquement par rapport au cône d'étranglement qui présentent des surfaces intérieures cylindriques et des profils extérieurs allant en se rétrécissant, tandis que la pièce servant de siège, disposée axialement en face de l'organe de commande, se compose d'un siège annulaire à surface intérieure cylindrique et d'un ou plusieurs anneaux d'étranglement, disposés concentriquement par rapport au siège annulaire, qui présentent des surfaces intérieures cylindriques et des profils extérieurs allant en se rétrécissant. Belon un mode de réalisation particulièrement avantageux, de l'invention, les corps d'étranglement sont constitués par assemblage de pièces composantes faciles à fabriquer, qui s'engagent l'une au-dessus de l'autre à l'aide de parties saillantes et qui sont fixées ou serrées, par exemple à l'aide de vis, sur organe de commande ou sur la pièce servant de siège. Ces pièces composantes peuvent aussi être réalisées de telle manière que la pièce intérieure ou une pièce intermédiaire soit filetée pour servir au vissage. L'invention est expliquée plus en détail ci-après à laide d'un de ses modes de réalisation, pris à titre illustratif mais nullement limitatif, en se référant au dessin annexé dont la figure unique est une coupe axiale schématique d'un dispositif d'étranglement conforme à l'invention utilisé dans une soupape réductrice de pression. Sur cette figure on n'a représenté d'une manière détaillée que l'intérieur de la soupape, avec l'organe de commande et la pièce servant de siège. L'organe de commande se compose d'un cbne d'étranglement central 1 et de deux anneaux d'étranglement 2 et 3, disposés à une certaine distance l'un de l'autre, concentriquement par rapport au c8ne d'étranglement 1. le cône d'étranglement 1 et les anneaux d'étranglement 2, 3, sont rigidement liés à une tige de soupape 4, de sorte qu'ils suivent les mouvements de course, indiqués par la double flèche 5, de la tige de soupape 4. Pour des raisons de fabrication et pour faciliter leur interchangeabilité, les anneaux d'étranglement sont réalisés en plusieurs pièces composantes. l'anneau d'étranglement extérieur 3 est fixé, à l'aide de vis 6, sur une bride 7 de la tige de soupape 4 et maintient en même temps, au moyen d'un épaulement 8, l'anneau d'étranglement intérieur 2. Eventuellement on peut, à l'aide de vis 6, fixer aussi de cette manière plus de deux anneaux d'étranglement concentriques sur la bride 7 de la tige de soupape 4. le cône d'étranglement 1 présente un profil extérieur 9 qui va en se rétrécissant en direction de son extrémité inférieure et comporte une arête d'étanchéité 10 à son extrémité supérieure. Les anneaux d'étranglement 2 et 3 comportent des surfaces intérieures cylindriques Il et 12 et des profils extérieurs 13 et 14, courbés ou inclinés vers le bas en direction de l'axe de ces anneaux. En face de l'organe de commande 1, 2, 3 est disposé axialement un siège annulaire fixe 15 présentant une surface intérieure cylindrique 16. Au siège annulaire 15est fixé, par des vis 17, un anneau d'étranglement extérieur 18 qui maintient en même temps, par un épaulement 19 un anneau d'étranglement intérieur 20 contre le siège annulaire 15. les anneaux d'étranglement 18 et 20 présentent des surfaces intérieures cylindriques 21 et 22 et des profils extérieurs 23 et 24, courbés ou inclinés vers le haut en direction de l'axe des anneaux. L'écoulement de fluide qui arrive suivant la direction de la flèche 25 doit franchir , au cours de son passage à travers la soupape ou l'organe analogue, plusieurs emplacements d'étranglement, qui se succèdent de l'intérieur vers l'extérieur, dont la position a été représentée sur la figure par des cercles en trait interrompu et qui forment deux groupes. le premier emplacement d'étranglement A se trouve entre l'arête intérieure supérieure 26 de la surface intérieure cylindrique 22 de l'anneau d'étranglement intérieur 20 et le profil extérieur 9 du c8ne d'étranglement 1. le second emplacement d'étranglement B se trouve entre l'arête intérieure inférieure 27 de la surface intérieure cylindrique 11 de l'anneau d'étranglement intérieur 2 et le profil extérieur 24 de l'anneau d'étranglement intérieur 20. le troisième emplacement d'étranglement A' se trouve entre l'arête intérieure supérieure 28 de la surface intérieure cylindri que 21 de l'anneau d'étranglement extérieur 18 et le profil extérieur 13 de l'anneau d'étranglement intérieur 2. le quatrième emplacement d'étranglement B' se trouve entre l'arAte intérieure inférieure 29 de la surface intérieure cylindrique 12 de l'anneau d'étranglement extérieur 3 et le profil extérieur 23 de l'anneau d'étranglement extérieur 18. Le cinquième emplacement d'étranglement At se trouve enfin entre l'arête intérieure supérieure 30 de la surface intérieure cylindrique 16 du siège annulaire 15 et le profil extérieur 14 de l'anneau d'étranglement extérieur 3. L'arête d'étanchéité 10 du cône d'étranglement 1 peut coopérer avec l'arête intérieure supérieure 26 de la surface intérieure cylindrique 22 de l'anneau d'étranglement intérieur 20, l'arête intérieure 26 servant de siège de soupape. L'écoulement de fluide traverse le dispositif suivant la direction des flèches indiquées aux diverses zones d'étranglement. On a désigné par H la hauteur de course de 11 organe de commande 1, 2, 3. Pour la course maximale, le recouvrement U doit de préférence être supérieur à 0,1 H. Par ailleurs la hauteur de course H et les dimensions à donner aux diverses sections de passage peuvent être déterminées suivant les règles connues de la technique. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus particulièrement envisagés elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. RETENDICATIONS 1. Dispositif pour obtenir un fonctionnement silencieux de soupapes ou d'organes analogues parcourus par un écoulement de fluide, notamment de soupapes réductrices de pression ou d'autres organes d'étranglement, comportant des emplacements d'étranglement annulaires disposés concentriquement et se succédant à la manière d'un labyrinthe, lequel dispositif est caractérisé en ce que les conduits d'étranglement annulaires des emplacements d'étranglement formés entre les corps d'étranglement, s'engageant l'un dans l'autre, d'un organe de commande et d'une pièce servant de siège coopérant avec cet organe de commande comportent des sections de passage qui, grâce à un profil approprié des corps d'étranglement, vont en se rétrécissant suivant la direction d'écoulement. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les profils des corps d'étranglement sont prévus, sans formation de conduits d'écoulement en forme de diffuseurs aux emplacements d'étranglement, alternativement sur l'organe de commande et sur la pièce servant de siège. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'entre les corps d'étranglement sont formés deux groupes d'emplacement d'étranglement se succédant d'une manière alternée, desquels certains (A, A', A") conservent essentiellement leur position lors du mouvement de course de l'organe de commande, tandis que les autres (B, B') ont une position qui varie avec le mouvement de course de l'organe de commande. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractériséeace quelorgane de commande coulissant axialement se compose d'un cône d'étranglement (1), à profil extérieur (9) allant en se rétrécissant, et d'un ou plusieurs anneaux d'étranglement (2, 3), disposés concentriquement par rapport au cône d'étranglement (1) qui présente des surfaces intérieures cylindriques (11, 12) et des profils extérieurs (13, 14) allant en se rétrécissant, tandis que la pièce servant de siège, disposée axialement en face de l'organe de commande (1, 2, 3), se compose d'un siège annulaire (15) à surface intérieure cylindrique (16) et d'un ou plusieurs anneaux d'étranglement (18, 20), disposés concentriquement par rapport au siège annulaire (15),qui présentent des surfaces intérieures cylindriques (21, 22) et des profils extérieurs (23, 24) allant en se rétrécissant. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les anneaux d'étranglement (2, 3 ou 18,20) sont constitués de pièces composantes qui, au moyen de vis (6, 17) et dtépaulement (8, 19), sont fixées respectivement à une bride (7) de l'organe de commande et au siège annulaire (15). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le recouvrement (U) des corps d'étranglement, pour la course maximale de 1' organe de commande est au moins égal et de préférence supérieur au dixième de la hauteur de course (H).