Brevet FR2295330A1 — publié le 19760716

L'invention concerne les électro-vannes à palettes pour circuit domestique. I1 est connu de commander 1 'ouverture et la fermeture du circuit d'un fluide sous pression par une électro-vanne alimen tée en courant électrique par intermittence. Généralement, le clapet de la vanne est commandé par le noyau plongeur d'un électro-aimant monté co-axialement au siège dudit clapet. Le plongeur est soumis à l'action d'un moyen élastique de rappel le sollicitant dans le sens contraire au déplacement provoqué par la force électromagnétique. Le clapet est, soit rigide et soli- daire dudit plongeur, soit souple et, dans ce cas, c'est sa partie centrale qui est destinée à être appliquée sur le siège. Un tel dispositif présente un certain nombre d'inconvénients. Il est lourd et onéreux car le poids du plongeur nécessite un champ magnétique relativement intense. En outre, le jeu de montage du plongeur entraine des vibrations en rapport avec les fréquences du secteur électrique. C'est pourquoi l'on a cherché, pour les électro-vannes de faibles dimensions et notamment pour celles destinées à l'ôquipe ment d'appareils ménagers, à réduire le poids de la masse mobile de l'électro-aimant ainsi que ses dimensions de manière à permettre le rétrécissement du champ magnétique ett par conséquent, la réduction du bobinage. Les solutions imaginées consistent à utiliser un électroaimant à palette, cette dernière étant munie d'un pointeau destinté à obturer un orifice ménagé au centre d'une membrane élas- tique, qui constitue le clapet de la vanne. Une telle solution est appliquée notamment dans le dispositif selon le brevet français 1 513 478 déposé au nom du meme inventeur. La principale diffi culté à résoudre est d'obtenir un bon guidage de la palette. En outre, il est préférable de supprimer le pointeau de la palette afin d'éviter l'usure prématurée de la membrane. Enfin, il est avantageux d'organiser le refroidissement de l'électro-aimant. Afin de résoudre ces difficultés, d'assùrer ces avantages et d'obtenir une meilleure concentration du champ magnétique permettant une réduction du bobinage, l'invention prévoit une électro vanne du type sus-mentionné remarquable en ce qu'elle comporte une capsule en matière non magnétique , logée dans le carter de ltélectro-aimant, ayant la forme d'une coupe à pied cylindrique creux, dont le bord s'appuie contre le bord périphérique de la membrane élastique de manière à réaliser à la fois la fi xation de cette dernière et ltétanchéïté entre la capsule et le carter et sur le pied creux de laquelle est emmanché un étrier formé par un godet en acier doux, fendu diamétralement sur toute sa hauteur, venant s'encastrer dans l'alésage de la bobine de l'électro-aimant et dont les deux parois hémicylindriquesont leur bord libre rabattu d'équerre pour venir se loger entre le fond de la coupe et la face correspondante de la bobine1 tandis que la palette est constituée essentiellement par une rondelle en acier de diamètre sensiblement égal à celui des bords rabattus de l'étrier, portant sur sa face tournée vers la membrane l'organe d'obturation du trou central de cette dernière et sur sa face opposée une pièce de guidage cylindrique destinée à coulisser dans le pied creux de la capsule, un ressort hélicoïdal étant interposé entre le fond dudit pied creux et ladite pièce de guidage. Avantageusement, afin de supprimer le pointeau porté par la palette1 un raidisseur appliqué contre la membrane porte en son centre une saillie conique traversée par un canal correspondant à l'orifice central de la membrane et l'obturation de ce canal est obtenue par une pastille élastique portée par la palette. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaitront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel la figure 1 est une coupe médiane d'une électro-vanne selon l'invention, la figure 2 est une coupe diamétrale de la capsule, les figures 3 et 4 sont des coupes diamétrales de la membrane et de son raidisseur respectivement, la figure 5 est une élévation de l'étrier, la figure 6 est une coupe de la palette avec sa pièce de guidage. Sur le dessin, une électro-vanne comprend un corps de vanne I et une commande électro-magnétique 2. Le corps de vanne ou boitier 1 est en matière plastique mou lée, il comporte une entrée 3 du fluide sous pression communiquant avec une sortie 4 par une chicane 5 en forme de puits circulaire débouchant au centre d'une ouverture circulaire 6 de la base dudit boitier.. L'entrée 3 est munie de deux tamis 7 et d'un régulateur de débit 8, équipé d'un limiteur de débit il. Dans l'exemple représenté l'entre 3 porte un filetage externe 9 pour permettre le raccordement de la vanne à la canalisation d'arrivée du fluide, tandis que le raccordement de la canalisation de sortie est réalisée grâce à un embout à bourrelet 10 de la sortie 4 du corps de vanne. L'orifice circulaire de la chicane 5 constitue le siège du clapet de la vanne. Le boitier est symétrique par rapport au plan de coupe de la figure 1 qui passe par l'axe du raccord d'arrivée. Cette disposition facilite le moulage. La fixation du boitier sur une paroi porteuse peut être réalisée directement sans raidisseur métallique grâce à une platine 12 nervurée. La commande électro-magnétique 2 est constituée par un électro-aimant à palette logé dans un carter 13 en matière synthétique moulée,fixé par vis sur l'ouverture 6 du boitier.Sur un épaulement 14 du boitier,voisin de son bord libre,Gapplique le bord rabattu d'équerre dune capsule 15 en matière synthétique moulée ou en métal non magnétique.Cette capsule a la forme d'une coupe à pied cylindrique creux,la partie supérieure formant coupe occu pant la presque totalité de l'espace compris entre le bobinage 16 de ltélectro-aimant et l'ouverture 6 du boitier et le pied creux dont la paroi est aussi mince que possible venant se loger dans l'alésage dudit bobinage comme il sera dit ci-après. Une membrane élastique 17, en caoutchouc par exemple est retenue tout le long de sa périphérie par coincement avec léger écrasement entre le bord rabattu de la capsule 15 et le bord de l'ouverture 6 du boitier.Destinée à constituer le clapet de la vanne en s'appliquant contre l'orifice circulaire de la chicane 5, elle assure ainsi en meme temps ltétanchéïté entre la capsule 15 et le carter 13. La membrane 17 (figures 1 et 3) comporte, de façon connue, une moulure 18 en U à paroi mince et souple, à faible distance de sa périphérie. Cette membrane présente un ajour central 19 et un ajour excentré 20. La moulure i8 porte une languette circulaire 21 dirigée vers l'axe de révolution de la membrane. Un raidisseur 22 (figures 1 et 4) en matière synthétique moulée est destiné à s'appliquer contre la partie centrale de la membrane 17 contre laquelle il est maintenu par la languette 21. Le raidisseur 22 comporte une perforation axiale 23 et une perforation excentrée 24 entourées respectivement sur l'une des faces du raidisseur par des cols 23a, 24a destinés à être engagés dans les ajours 19 et 20 de la membrane 17. Sur la face opposée, le raidisseur présente une saillie conique centrale 25 traversée par la perforation axiale 23. Un étrier 26 ( figures 1 et 5) en acier doux ayant la forme d'un godet à fond plat fendu diamétralement sur toute sa hauteur et dont les bords libres des deux parois hémicylindriques sont rabattus d'équerre s'emboite exactement sur le pied creux de la capsule 15 et dans l'alésage du bobinage 16, les bords rabattus venant se loger entre la face de la bobine 16 et le fond de la partie supérieure de la capsule 15. I1 constitue ainsi l'armature fixe de l'électro-aimant, son petit diamètre permet un bobinage économique et sa forme entraine une concentration efficace du flux magnétique sur la couronne circulaire correspondant aux bords rabattus de ltétrier. Le fond du carter 13 qui constitue l'une des joues de la bobine 16 ( le carter 13 est surmoulé sur la bobine) comporte de façon connue des creusures servant de logements pour des fiches de contact standard telles aue 27. Bien entendu la bobine est munie d'une bague de déphasage, non représentée, pour pouvoir être alimentée en courant alternatif. La palette (figures 1 et 6) de ltélectro-aimant est consti tuée par une pièce emboutie 28 en acier magnétique inoxydable comportant une partie tubulaire cylindrique 29 et une colleret te 28.Sur cette pièce,à l'opposé de la partie tubulaire,est as semblée une pièce 30 en forme de cuvette également en acier ma gnétique inoxydable. La partie tubulaire 29,destinée au guidage, coulisse dahs le pied creux de la capsule 15.Son diamètre est légèrement inférieur à celui dudit pied et ce dernier porte près de son orifice au moins trois nervures faisant saillie vers l'intérieur, quatre dans l'exemple représenté telles que 31a et 31b.Ainsi cette partie tubulaire coulisse en étant guidée sans frottement par les nervures tandis que la communication est as surée entre le fond du pied creux et la partie supérieure de la capsule 15. Un ressort hélicoïdal 32, prenant appui sur le fond du pied creux, tend à éloigner la palette du bloc magnétique. Dans la cuvette 30 est disposée une pastille élastique 33 des tinée à coopérer avec le siège formé par l'extrémité de la saillie 25 du raidisseur 22. Le diamètre de la collerette 28 est sensiblement égal à celui du bord rabattu 35 de l'étrier 26 et la concentration du flux magnétique correspond ainsi à la partie "utile" de la palette. Le fond de la partie supérieure de la capsule 15 est amincie par creusement autour de l'orifice du pied creux central de manière à former un logement pour la collerette 28 lorsque la palette est attirée par le bloc maghétique. Le fonctionnement est clair. Le fluide distribué par pression entre à la fois dans le boitier 1 et la capsule 15 qui communiquent par la perforation 24 du raidisseur 22 qui correspond à l'ajour 20 de la membrane 17. Le fluide pénètre libre ment jusqu'au fond du pied creux de la capsule et assure le refroidissement de l'électro-aimant par échange thermique à travers la paroi mince dudit pied creux. L'équilibre des pressions est ainsi réalisé entre les deux faces de la membrane 17 qui, par son élasticité propre, reste appliquée contre l'orifice circulaire de la chicane 5. Comme la palette ou rondelle 28 est toujours soumise à la même pression sur ses deux faces, la face du ressort 32 suffit à assurer l'obturation du canal 23 du raidisseur par la pastille 33. La mise sous tension de la bobine 16 entraine l'attraction de la palette 28 et le libre passage du fluide contenu dans la capsule 15 vers la sortie 4 à travers le canal 23. La pression diminue dans la capsule et 1'équilibre étant rompu avec celle du boitier1 la membrane 17 se détache de son siège circulaire en mettant en communication l'entrée et la -sortie du boitier par la chicane 5. Lorsque l'excitation de la bobine 16 cesse, le champ magnôti- que redevient nul, le ressort 32 chasse la palette 28 vers la membrane 17 et la pastille 33 vient obturer à nouveau le canal 23. Les pressions exercées sur les deux faces de la membrane tendent à nouveau vers ltégalité et la partie centrale de la dite membrane vient s'appliquer sur son siège circulaire sous l'action de son élasticité propre jointe à la faible action du ressort 32, isolant ainsi à nouveau la sortie 4 de la vanne de l'entre 3. REVENDICATIONS 1 - Electro-vanne destinée à la commande d'ouverture et de fermeture d'un circuit fluide sous pression, dont ltélectro- aimant monté co-axialement au siège du clapet de la vanne et logé dans un carter fixé sur le pourtour du boitier de la vanne est un électro-aimant à palette, cette dernière étant destinée à obturer un orifice ménagé au centre d'une membrane élastique qui est fixée entre le boitier et le carter tout le long de son bord périphérique dont la partie centrale constitue le clapet de la vanne et qui est percée d'au moins un trou à l'écart du siège du clapet, ladite électro-vanne étant caractérisée en ce qu'elle comporte une capsule en matière non magnétique logée dans le carter de 1'électro-aimant, ayant la forme d'une coupe à pied cylindrique creux, dont le bord s'appuie contre le bord périphérique de la membrane élastique de manière à réaliser à la fois la fixation de cette dernière et ltétanchéïté entre la capsule et le carter et sur le pied creux de laquelle est emmanché un étrier formé par un godet en acier doux, fendu diamétralement sur toute sa hauteur, venant s'encastrer dans l'alésage de la bobine de l'ôlectro-aimant et dont les deux pa-. rois hémicylindriques ont leur bord libre rabattu d'équerre pour venir se loger entre le fond de la coupe et la face correspondante de la bobine, tandis que la palette , constituée en acier magnétique inoxydable présente une partie circulaire plane d'un diamètre sensiblement égal à celui des bords rabattus de l étrier,portant sur sa face tournée vers la membrane l'organe d' obturation du trou central de cette dernière et sur sa face oppo sée une partie cylindrique de guidage destinée à coulisser dans le pied creux de la capsule,un ressort hélicoïdal étant interposé entre le fond dudit pied creux et ladite partie cylindrique. 2 - Electro-vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le fond de la coupe formant la partie supérieure de la capsule est amincie par creusement autour de l'orifice du pied creux central de manière à former un logement pour la partie circulaire de la palette lorsque cette dernière est attirée par l'ôlectro-aimant. 3 - Electro-vanne selon l'une des revendications l et 2, caractérisée en ce que le pied creux de la capsule présente une épaisseur de paroi aussi faible que possible et porte à sa partie supérieure au voisinage de son orifice au moins trois nervures longitudinales faisant saillie vers l'intérieur et destinée à coopérer avec la surface latérale de la partie cylindorique de la palette de manière a ménager autour de ladite partie au moins trois canaux de communication entre le fond du pied creux et la partie supérieure de la capsule. 4 - Electro-vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que sur toute la partie centrale de la membrane élastique est appliqué un raidisseur en matière synthétique moulée, retenu sur la face tournée vers la capsule par une nervure circulaire rabattue de ladite membrane et pré- sentant des perforations venant en regard de celles de la membrane, la perforation centrale traversant une saillie conique dirigée vers l'intérieur de la capsule tandis que l'organe d'obturation porté par la palette est constitué par une pastille élastique encastrée dans un logement en forme de cuvette ménagé ou rapport ô sur la face correspondante de la partie circulaire de la palette et destinée à coopérer avec le siège formé par 1'extrémité de la saillie conique du raidisseur.