Brevet FR2303219A1 — publié le 19761001

La présente invention concerne une soupape de décharge d'un type nouveau, destinée à équiper un circuit hydraulique0 On connaît de nombreux types de soupapes de décharge, qui sont notamment utilisées sur les circuits hydrauliques d'étançons de minez Une telle soupape est destinée à établir une fuite dans un circuit de fluide dès que ce fluide est comprimé au-delà d'une limite de pression déterminée. Dans certaines soupapes de décharge connues, la pression du fluide est appliquée de façon à soulever de son siège un organe obturateur en luttant contre un ressort antagoniste0 En l'absence de pression, le ressort maintient ledit organe très fortement appuyé sur le siègeo Ce contact permanent nuit à la bonne conservation des surfaces6 De plus, le ressort est toujours comprimé et il arrive fréquemment que la limite de pression ou tarage de la soupape varie à la suite d'un stockage prolongé en magasin.Enfin, lorsque la pression du fluide reste inférieure à ce tarage, la force d'application de l'organe obturateur sur son siège varie en sens inverse de la pression du fluide, si bien que le tarage ntest pas précis, llouverture de la soupape étant très progressi ve Dans d'autres soupapes connues, organe obturateur est appuyé sur son siège grâce à une réserve de gaz comprimé. Là encore, les surfaces en contact sont constamment comprimées, et on ne peut pas régler la valeur du tarage, ce qui oblige à stocker des soupapes d'un grand nombre de modèles différents. La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients en réalisant une soupape dans laquelle les forces d'appui des surfaces en contact au niveau du siège restent pratiquément nulles lorsque le fluide du circuit n'est pas sous pression, ette soupape comporte de plus une valeur de tarage plus précise, et cette valeur est réglables Une soupape de décharge suivant l'invention comprend un corps dans lequel une première chambre étanche est susceptible entre mise en communication avec un circuit de fluide sous pression tandis qu'une deuxième chambre est munie d'au moins un orifice permettant au fluide de sten écouler librement, et un organe ob turateur susceptible de s'appuyer contre un siège pour séparer les deux chambres ou les mettre en communication l'une avec l'au- tre, et elle est caractérisée en ce que l'organe obturateur est appliqué contre le siège du ceté de la première chambre, le siège étant situé sur une cloison coulissante située à proximité d'un ressort de façon qu'en l'absence de pression dans la première chambre ledit ressort ne soit pratiquement pas sollicité, et une butée fixe solidaire du corps étant prévue de façon à entrer en contact avec organe obturateur lorsque cet organe est sur le siège et coulisse avec ladite cloison, une élévation de la pression du fluide dans la première chambre produisant les effets suivants :: - si la pression reste inférieure à la valeur dite de tarage de la soupape, ltorgane obturateur est appliqué contre le siège par le fluide suivant une force proportionnelle à cette pression tandis que la cloison coulisse en comprimant le ressort, - si la pression est supérieure à la valeur dite de tarage de la soupape, l'organe obturateur vient au contact de la butée tandis que la cloison coulisse en comprimant davantage le ressort de façon que le siège s'écarte de l'organe obturateur0 Suivant une caractéristique supplémentaire de l'inventions le corps de soupape comporte un alésage central dont une extrémité est obturée par un bouchon solidaire d'un téton coaxial qui coulisse dans l'alésage central d'un cylindre creux prolongeant la téralement la cloison portant le siège, le bouchon étant muni dtun trou axial qui le traverse de part en part pour permettre la mise en communication du circuit de fluide sous pression avec la première chambre délimitée à l'intérieur du cylindre creux par l'extrémité du téton, un dispositif d'étanchéité étant de plus prévu entre la surface cylindrique du téton et l'alésage du cylin drue. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, la première chambre renferme un petit ressort hélicoSdal constamment en compression entre l'organe obturateur et l'extrémité du téton pour rappelcr ledit organe obturateur dans la direction de son siège, ce petit ressort étant beaucoup moins puissant que le ressort de rappel de la cloison. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, organe obturateur est constitué par une bille et le siège est constitué par un alésage tronconique0 Suivant une variante de l'invention, l'organe obturateur est constitué par un doigt tronconique et le siège est constitué par ltorlfice d'un trou de la cloison0 Suivant une autre variante de l'inventions Itorgane obturateur porte à son extrémité une surface annulaire plane susceptible de buter contre le bord d'un bossage circulaire constituant le siège. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, la deuxième chambre est délimitée dans le volume restant libre dans l'alésage central du corps de soupape au-delà. de la cloison sur laquelle est situé le siège Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, le ressort de rappel de la cloison est constitué par un ressort héli- costal dont l'une des extrémités est placée contre un épaulement du corps, à ltestrémité de l'alésage central1 et dont l'autre ex trématé est placée contre la cloison coulissante, Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, l'autre extrémité de Alésage central du corps de soupape est également obturée par un bouchon au centre duquel est fixée une ti- ge s'étendant axialement à l'intérieur de l'alésage, susceptible de s'engager avec un Jeu important à l'intérieur du siège de la cloison coulissante, et dont l'extrémité libre constitue une butée pour l'organe obturateur. Cette butée peut astre plane, arrondie, à angle vif, ou de toute forme appropriée en fonction du ty- pe d'obturateur souhaité. Suivant une caractéristique supplémentaire de 11 invention, cette tige est engagée dans un alésage fileté du bouchon, et on peut régler la valeur de tarage de la soupape en vissant plus ou moins ladite tige, ce qui fait varier la position longitudinale de son extrémité libre. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, per- mettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. - Fig. 1 est une vue en section axiale d'une soupape suivant l'invention. - Frigo 2 et 3 sont des vues partielles de cette section monb trant les différentes phases du fonctionnement. - Fig 4 est une autre vue partielle de cette section montrant une variante avec un siège différente Fige 5 est une autre vue partielle de cette sectien montrant une autre variante de réalisation du siège. - Fig. 6 est un diagramme illustrant le fonctionnement de la soupape. On a représente sur la figure 1 une soupape suivant ltinvenZ tion comprenant un corps 1 comportant lui-meme un alésage central 2 cylindrique obturé à une extrémité par un bouchon 3, et à l'au- tre extrémité par un bouchon 4. Le bouchon 3 est fixé sur le corps au moyen de vis 5 et il est solidaire d'un embout fileté 6 permettant de raccorder la souci pape à un quelconque circuit de fluide sous pression de façon connue. Ce bouchon 3 est également solidaire d'un téton coaxial 7 qui s'tend à l'intérieur de l'alésage 2, et il est percé de part en part d'un trou axial 8o Un cylindre cireux 9 coulisse librement à l'intérieur de l'alé- sage 2 et l'une de ses extrémités porte une cloison constituée par un disque rapporté 100 Un joint d'étanchéité 11 est comprimé entre le cylindre 9 et le disque 10 dont le centre est percé dtun alésage 12 prolongé du ceté du cylindre 9 par un alésage tronconique 13 qui est le siège de la soupape, l'organe obturateur étant une bille 140 Un petit ressort hélicoSdal 15 est comprimé entre la bille 14 et un épaulement 16 prévu autour de l'orifice du trou 8 dans l'extrémité libre du téton 70 L'alésage intérieur du cylindre 9 coulisse librement autour du téton 7, un Joint torique 17 étant comprimé dans une gorge du cylindre par la surface extérieu- re du téton, ce qui assure l'étanchéité d'une première chambre 18 de la soupape, délimitée à l'intérieur du cylindre 9 par ltextr4- mité libre du téton 7. Une deuxième chambre 19 de la soupape est délimitée dans l'alésage 2 entre le cylindre 9 et le disque 10 d'une part, et le bouchon 4 d'sutre part. Le bouchon 4 est vissé dans un alésage fileté 20 du corps 1, et ce bouchon comporte lui-meme un trou fileté central 21 dans lequel est vissée une tige 22. L'extrémité 23 de cette tige est effilée de façon à pouvoir pénétrer très largement dans l'alésage 12 lorsque le cylindre 9 coulisse0 Un ressort hélicoïdal 24 est logé dans la chambre 19. L'une de ses extrémités est en contact avec le bouchon 49 l'autre est en contact avec le disque 10. Ce ressort passe autour de la tige 22. Le corps 1 comporte deux orifices radiaux 25 et 26 qui met tent directement l'alésage 2 en communication avec ltatmosphère extérieure. L'orifice 25 débouche dans la chambre 19. L'orifice 26 débouche dans une chambre 27 délimitée entre le bouchon 3 et le cylindre 9. Le fonctionnement est le suivant. Lorsqu'aucune pression n'existe dans le trou axial 8, donc dans la chambre 18, la soupape est dans l'état représenté sur la figure lo En particulier, le ressort 15 a pour unique but de po- sitionner la bille 14 sur le siège 13 en luttant contre le poids de la bille pour ltempecher de se déplacer sous l'influence des diverses orientations du corps de soupape0 Dans cette position, le ressort 24 est complètement détendu et ne subit aucun effort, si ce n'est la compression très faible du ressort 15, par l'intermé diaire du cylindre 9. Lorsque la pression du fluide contenu dans le trou 8 et la chambre 18 s'élève, cette dernière chambre étant étanche, il en résulte une force axiale stexerant sur le disque 10 pour repousser le cylindre 9 dans la direction 28 en comprimant le ressort 24 proportionnellement à ce déplacement. Simultanément, la pression du fluide applique la bille 14 sur son siège, de façon très étant che. Quand la pression du fluide atteint la valeur dite de tarage de la soupape, le cylindre 9 a suffisamment comprimé le ressort 24 pour que l'extrémité 23 de la tige 22 arrive au contact de la bille 14 (figo 2)* Quand la pression est supérieure à la valeur de tarage, le cylindre 9 comprime davantage encore le ressort 24 tandis que la bille 14 reste en butée contre l'extrémité 23 en s'lez loignant du siège 13 (fig. 3). Le fluide peut alors s'écouler sui vant 29 de la chambre 18 à la cabre t9, d'où il s'échappe par l'orifice 25. Cet orifice peut etre relié Èt une canalisation de retour pour la récupération du fluide. Dès que la pression s1abaisse, le cylindre 9 revient à sa position initiale, L'orifice 26 permet de maintenir la chambre 27 à la pression atmosphérique, de façon que le coulissement du cylindre 9 ne soit pas perturbé. Pour régler la valeur de tarage de la soupape, il suffit de visser plus ou moins le bouchon 4 et la tige 22 Le diagramme de la figure 6 porte, en abscisses, les pressions dtun fluide et, en ordonnées, les efforts exercés sur le siège d'une soupape de décharge soumise à la pression de ce fluide. La droite 30 correspond à une soupape de type classique dans laquelle la pression décolle progressivement un organe obturateur de son siège en luttant contre un ressort antagoniste. On voit que cet effort est inw-ersement proportionnel à la pression. I1 en résulte une mauvaise étanchéité de la soupape mena lorsque la pression reste bien inférieure à la valeur de tarage. Il en résulte également que l'effort le plus important est exercé en l'absen ce de pression, lorsque l'étanchéité est inutiles Cet effort important exercé de façon permanente nuit aux états de surface des pièces en contact. La courbe 31 correspond à la soupape suivant la présente invention. En l'absence de pression, au point 32, l'effort exercé est très faible c'est celui du ressort 15. Quand la pression augmente, l'effort augmente ensuite proportionnellement jusqu'au point 33 correspondant à la valeur de tarage de la soupape pour Laquelle la bille atteint 11 extrémité 23 de la tige 2to Quand la pression dépasse catte valeur, l'effort devient inversement proportionnel à la pression, mais la pente de la courbe est fonction des sections définies entre la chambre 18 et le cercle de contact de la bille 14, et plus importante que celle de la droite 30 l'ouverture de la soupape est donc plus brutale ctest-à-dire plus précise. Suivant une variante de l'invention, la bille 14 peut sistre remplacée par un doigt tronconique 34, tandis que le siège est simplement constitué par l'orifice d'un trou 35 du disque 10 (fige 4). Ici, comme dans le cas de la bille, la présence d'une surface de contact conique est avantageuse car le siège est alors autonettoyant, les particules en suspension dans le fluide ayant automatiquement tendance à s1 éliminer lors des ouvertures et des fermetures successives. Suivant une autre variante de l'invention 13 bille 14 est remplacée par un cylindre dont l'extrémité droite 36 bute contre un siège constitué par un bossage circulaire 37 entourant l'ori- fice d'un trou 38 du disque 10 (figo 5). Cette disposition permet d'obtenir une ouverture plus rapide de la soupape. REVENDICATIONS e lo Soupape de décharge comprenant un corps dans lequel une chambre étanche est susceptible entre mise en communication avec un circuit de fluide sous pression, et un organe obturateur sus cep tible de s'appuyer contre un siège pour fermer ladite chambre ou de s'écarter de ce siège pour laisser le fluide s'échapper de la chambre, caractérisée en ce que l'organe obturateur est appliqué sur le siège du ceté de ladite chambre, le siège étant situé sur une cloison qui coulisse librement dans le corps de soupape pour se mettre d'elle mtme en équilibre entre d'une part les forces de pression du fluide dans la chambre étanche et d'autre part la force de rappel dtun ressort antagoniste dont une extrémité bute contre la cloison, une butée fixe solidaire du corps de soupape pouvant de plus entrer en contact avec l'organe obturateur appuyé sur le siège et coulissant avec la cloison, de façon que - si la pression du circuit de fluide est nulle, le ressort de rappel de la cloison ntest pratiquement pas sollicité, I si la pression du circuit de fluide est inférieure & 19 valeur dite de tarage de la soupape, cette pression applique l'or- gane obturateur contre le siège suivant une force proportionnelle à ladite pression tandis que la cloison comprime plus ou moins son ressort de rappel, ai la pression est supérieure à la valeur r- de tarage de la soupape, la cloison comprime davantage le ressort en s'Eloi gnant de l'organe obturateur qui bute contre la bute fixe en restant a distance du siège. - 2. Soupape de décharge suivant la revendication 1 caractérisée en ce que le corps de soupape comporte un alésage central dont une extrémité est obturée par un bouchon solidaire d-un téton coaxial qui coulisse dans l'alésage intérieur d'un cylindre creux prolongeant latéralement la cloison portant le siège, le bouchon étant muni d'un perçage axial pour mettre en communication le circuit de fluide sous pression avec la chambre étanche délimitée par l'extrémité du téton à l'intérieur du cylindre creux, un dispositif d'étanchéité étant prévu entre la surface cylindrique du téton et l'alésage du cylindre. - 3. Soupape de décharge suivant les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la chambre étanche renferme un petit ressort helicoSdal constamment en compression entre l'organe obturateur et l'extrémité du téton pour rappeler ledit organe obtura teur dans la direction de son siège, ce petit ressort étant beau coup moins puissant que le ressort do rappel de la cloison. - 40 Soupape de décharge suivant l'une quelconque des revenu dications 2 et 3, caractérisée en ce que l'organe obturateur est constitué par une bille tandis que le siège est constitué par un logement tronconique, - 5. Soupape de décharge suivant l'une quelconque des revenu dications 2 et 3, caractérisée en ce que ltorgane obturateur est constitué par un doigt tronc-onique tandis que le siège est constitué par ltembouchure d'un trou de la cloison0 - 6e Soupape de décharge suivant l'une quelconque des revenu dications 2 et 3, caractérisée en ce que ltorgane obturateur comporte une surface annulaire plane susceptible de buter contre le bord d'un bossage circulaire constituant le singez - 7.Soupape de décharge suivant l'une quelconque des revendi- cations 2 A 6, caractérisée en ce que le ressort de rappel de la cloison est constitué par un ressort hélicoSdal dont l'une des extrémités bute contre un épaulement prévu à l'extrémité de l'ale-' sage central du corps, à l'opposé du bouchon à téton, l'autre ex- trémité du ressort butant contre la cloison0 - 80 Soupape de décharge suivant la revendication 7, caractérisée en ce que l'épaulement contre lequel bute le ressort est solidaire d'un bouchon obturant l'extrémité correspondante de l'alésage central du corps, ce bouchon portant une tige qui 8t - tend axialement à l'intérieur de l'alésage central du corps* cette tige étant susceptible de stengager avec un Jeu important & tra-vers la cloison en passant dans un trou axial de cette cloison* ce trou axial débouchant au centre du siège, si bien que l'ex*rd- mité libre de ladite tige constitue la butée fixe pour l'organe obturateur, au moins un orifice d'évacuation de fluide étant par ailleurs prévu dans le corps de soupape pour laisser s'échapper librement le fluide ayant traversé le siège0 - 9. Soupape de décharge suivant la revendication 8, caractérisée en ce que le bouchon portant l'épaulement est vissé dans un alésage fileté du corps de soupape, si bien qu'on règle la position axiale de l'épaulement par rotation dudit bouchon0 - 10. Soupape de décharge suivant l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisée en ce que la tige est vissée dans un alésage fileté du bouchon, si bien qu'on règle le tarage de la soupape en vissent plus ou moins ladite tige, ce qui fait varier la position longitudinale de son extrémité libre0