Brevet FR2334037A1 — publié le 19770701

L'inventwon concerne les vannes de commande d'ouverture et de fermeture d'un circuit fluide sous pression, plus partie lièrement destinées aux circuits domestiques. il est connu de commander l'ouverture et la fermeture du circuit d'un fluide sous pression par une vanne mécanique ou une electro-vanne alimentée en courant électrique par intermittence. Généralement pour les électro-vannes le clapet 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 provoquée par la force électromagnétique. Il a été imaginé des electro-aimants à palette, cette dernière étant munie ou non d'un pointeau et étant destinée à obturer un orifice ménagé au centre d'une membrane élastique qui constitue le clapet de la vanne. Cette membrane perforée en son centre est généralement fixée entre deux pièces constitutives de la vanne le long de son bord périphérique et comporte un ajour ménagé à distance du siège du clapet de la vanne. Il est clair que cette disposition ménage deux chambres réalisées respectivement de part et d'autre de la membrane et que la position du noyau permet d'obturer ou non la perforation centrale de la membrane.Lorsque ledit noyau laisse libre ladite perforation il se produit un écoulement du fluide de la chambre disposée en dessous de la membrane vers le siège du clapet et donc la sortie du fluide ce qui provoque une différence de pression entre les deux chambres. Cette différence de pression entraine la séparation de la membrane de son siège et donc l'ouverture de la vanne. L'invention a pour but de perfectionner les vannes de ce type et notamment d'amoindrir l'usure des éléments mais sans qu'il soit précisé le mode d'actionnement du noyau plongeur, cet actionnement pouvait être manuel, automatique, électro magnétique,etc. L'invention a donc pour objet une vanne destinée à la commande d'ouverture et de fermeture d'un circuit fluide sous pression, comportant un corps ou boitier, un carter et une membrane élastique,fixée entre lesdits corps et carter le long de son bord périphérique,qui constitue par sa partie centrale le clapet de la vanne et qui pressente un ajour central et au moins un ajour à l'part du siège du clapet tandis qu'un noyau plongeur est aménagé et monté de manière à obturer ou non à volonté ll ajour central de ladite membrane, remarquable en ce que le carter présente un conduit central aménagé de manière telle que le noyau plongeur coulisse librement et de manière étanche dans ce dernier entre une position d'obturation de l'ajour central du diaphragme et une position d'ouverture limitée par une butée appropriée aménagée dans ledit conduit. L'étanchélté entre le conduit du carter et le noyau plongeur est avantageusement assurée par un joint torique disposé dans une rainure intérieure ménagée dans ledit conduit et dont la matière est choisie de manière telle que ledit joint assure un contact étanche sur le noyau tout en permettant un coulissement aise, tandis que la buée du noyau est constituée par un étranglement ou épaulement intérieur aménagé dans le conduit et sur lequel vient buter une partie du noyau. Afin que le noyau plongeur soit constamment sollicité vers la perforation centrale de la membrane, celui-ci comporte deux parties distinctes respectivement un élément obturateur et une douille, ledit élément étant monté légèrement mobile axialement dans la douille avec un jeu limité, d'une part, par le fond de la douille et, d'autre part, par la coopération d'une butée de préférence éclipsable ,aménagez à I'extrémité libre de la douille et dune partie conjuguée de ltélément tandis que l'élément obturateur est constamment sollicité dans la position extreme vers le diaphragme par un moyen élastique approprié tel un ressort hélicoïdal de compression. L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités apparaitront à la lecture de la description qui va suivre de deux modes de réalisation préférés selon l'invention. Cette description se réfère au dessin annexé dans lequel la figure l montre en coupe un mode de réalisation d'une vanne selon l'invention, les figures 2, 3 et 4 montrent séparément des éléments de la vanne de la figure 1, la figure 5 montre en coupe un autre mode de réalisation et, les figures 6 et 7 montrent des éléments du mode de réalisation de la figure 5. La figure l montre une vanne l constituée d'un corps ou boitier 2 et d'un carter 3. Le boitier 2, généralement en matière plastique moulée comporte un raccord d'arrivée 4 du fluide sous pression communiquant avec une sortie 5 par une chicane 6 en forme de puits circulaire débouchant au centre d'une ouverture circulaire 7 de la base dudit boitier. Le raccord d'arrivée 4 est muni de deux tamis 8 et d'un régulateur et limitateur de débit 9.Dans l'exemple représenté le raccord d'arrivée 4 porte un filetage externe 10 destiné au raccordement de la vanne à la canalisation d'arrivée du fluide, et la sortie 5 porte un embout il de raccordement à la canalisation de sortie. L'ensemble représenté en coupe à la figure 1 est symétrique par rapport audit plan de coupe qui passe par l'axe du raccord d'arrivée 4. Une membrane élastique 12 est fixée entre le boitier 2 et le carter 3 le long de sa périphérie. Ladite membrane est destinée à constituer le clapet de la vanne en s'appliquant contre llori- fice circulaire de la chicane 6 et présente un ajour central 13 et un ajour excentré 14. Un raidisseur 15 est appliqué contre la partie centrale de la membrane 12 sur sa face tournée vers le carter et contre laquelle il est maintenu par une languette appropriée 30 aménagée sur ladite membrane 12. Ce raidisseur 15 est muni d'ajours co-axiaux respectivement aux ajours 13 et 14 de la membrane. L'ajour central du raidisseur est avantageusement d'un plus grand diamètre que celui de la membrane de manière à loger un col 16 de la membrane qui entoure son ajour central 13. Le carter 3 présente un conduit central 17 (figures 1 et 2) disposé co-axialement à la sortie 5 de la vanne, destiné à recevoir un noyau plongeur constitué de deux pièces distinctes, un élément obturateur 18 ( figures 1 et 4) et:une douille 19 (figures 1 et 5). L'élément 18 est logé dans la douille 19 qui coulisse librement dans le conduit 17 mais de manière étanche grâce à un joint torique 20 logé dans une rainure intérieure appropriée 21 ( figure 2) ménagée dans le conduit 17. La matière du joint 20 est choisie de manière que ce dernier assure un contact étanche sur le noyau tout en permettant un coulissement aisé. Le coulissement de la douille 19 dans le conduit 17 est limite vers l'extérieur par un étranglement 25 du conduit qui constitue un épaulement intérieur sur lequel la douille 19 vient buter tandis qu'un prolongement 26 de cette dernière traverse cet étranglement. L'élément obturateur 18 présente une extrémité en forme de pointeau destinée à venir obturer l'ajour central 13 de la membrane. Ledit élément 18 est logé dans la douille 19 et retenu dans celle-ci grâce à la coopération respectivement d'un épaulement 22 de l'élément 18 et d'une butée 23 éclipsable ménagé à l'extrémité ouverte de la douille. En outre, ltélé- ment 18 présente un alésage 24 dans lequel est disposé un ressort hélicoïdal de compression 27 qui prend appui dans le fond de la douille et qui sollicite l'élément 18 vers l'extrémité ouverte de la douille 19.La hauteur comprise entre lépaulement 22 de ltélément 18 et sa base est légèrement inférieure à celle comprise entre la face intérieure de la butée 23 et le fond de la douille de manière que ledit élément 18 présente un jeu axial par rapport à la douille 19. Cette disposition assure au dit élément pointeau 18 d'être constamment sollicité vers 1' ajour central 13 du diaphragme 12. Il est clair que la douille 19 possède deux positions extrèmes d'ouverture et de fermeture, son déplacement axial dépendant en plus du jeu de l'élément 18 dans ladite douille de la distance comprise entre la face intérieure de ltépaulement constitué par l'étranglem,ent 25 du conduit et le fond de la douille lorsque celle-ci est en position fermée. Le conduit 17 présente une extrémité 28 intérieure au carter qui constitue une butée fixe pour le diaphragme. La distance de cette dernière à ladite extrémité est convenablement choisie pour limiter le mouvement de séparation du diaphragme de son siège de manière que l'ouverture maximale de la vanne et donc son débit soient con trôlés. Le fonctionnement est clair. Le noyau plongeur étant en position d'obturation, le fluide sous pression entre par le- rac- cord d'arrivée 4 et remplit le boitier 2 et le carter 3 qui communique par l'ajour excentre 14 de la membrane et du raidisseur. Les pressions de part et d'autre de la membrane s'équilibrent et la membrane reste appliquée contre l'orifice circulaire de la chicane 6. La position la plus intérieure de-la douille 19 et la solliciattion du ressort sur l'élément pointeau 18 assurent une bonne obturation de l'ajour central. Pour ouvrir la vanne, il suffit alors de déplacer co-axialement la douille 19 de manière à libérer l'élément 18 de l'ajour central 13, ce qui entraine un écoulement du fluide par ce dernier. La pression diminue alors dans le carter t l'équilibre, étant rompu avec celle qui règne dans le boitier, la membrane 12 se détache de son siège et met en communication les raccords d'arrivée et de sortie respecivement 4 et 5 du boitier.Dans cette position ltextrémi$é 28 du conduit 17 limite la déformation de la membrane en jouant donc un rôle de régulateur. Le passage à la position de fermeture, c'est-à-dire lorsque le noyau est de nouveau appliqué contre l'ajour central provoque une action sur la membrane ainsi qu'un nouvel équilibre des pressions grâce à l'ajour excentré 14. Cet équilibre permet à la membrane 12 de s'appliquer contre son siège et de couper la communication entre l'entrée et la sortie du fluide. Le moyen de commande du noyau plongeur peut être de toute nature et notamment il peut s'agir d'un moyen mécanique automa- tique ou manuel agissant sur la douille i9, par l'intermédiaire par exemple d'un écrou 29 vissé sur un filetage approprié du prolongement 26 de ladite douille. A titre d-'exemple ces moyens peuvent comporter des leviers articulés ou un fil d'acier semirigide dans une gaine. Il est encore possible d'imaginer une commande électro-magnétique ou un asservissement automatique au moyen d'un flotteur dont la position détermine l'ouverture et la fermeture de la vanne. Les figures 5 à 7 montrent une vanne du même type que celle représentée à la figure l et en conséquence les parties semblables portent les mêmes références. En particulier le carter 3 et la douille 19 correspondent aux éléments plus spécialement représentés aux figures 8 et 3. Les différences de conception entre ces deux modes de réalisation concernent le noyau plongeur et le raidisseur appliqué sur la membrane. En effet, le raidisseur 15' de cette réaIisation comporte, comme le raidisseur 15, un ajour central et un ajour excentré co-axiaux à ceux de la membrane 12, mais, en plus, il est muni d'une saillie conique 31 centrale traversée par son ajour central. Pour coopérer avec cette saillie, le noyau plongeur présente une extrémité en forme de palette. Ce noyau plongeur comporte une douille 19 dans laquelle est monté un élément obturateur constitué de deux~pièces, respectivement un bloc 32 (figures 5 et 6), par exemple en caoutchouc et un tube 33 (figures 5 et 7). Le tube 33 eat pourvu d'une nervure périphérique intérieure 34 destinée à s'engager dans une rainure appropriée 35 menagée dans le bloc 32 de manière à le maintenir fermement. Le bloc 32 et le tube 33 ainsi assemblés sont montés coulissant dans la douille 19. Un ressort hélicoïdal de compression 27 prend appui ,respeotivementdans le fond de la douille et sur la nervure intérieure 34 de manière à solliciter ltéiément obturateur 32, 33 vers la membrane, tandis que ce dernier est retenu dans cette direction par la butée intérieure éclipsable 23 de la douille 19 qui prend appui sur l'extrémité du tube 33 tournée vers le bloc. De manière à constituer un jeu axial entre l'élément obturateur 32, 33 et la douille 19, la hauteur du tube est légèrement inférieure à la hauteur comprise entre le fond de la douille et la face inférieure de sa butée d'extrémité 23. Le fonctionnement et l'actionnement d'une vanne selon ce mode de réalisation sont similaires à ceux décrits à propos du mode de réalisation des figures i à 4. De nombreuses modifications peuvent être imaginées sans sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi par exemple que l'e-tan- chéïté entre la douille et le conduit du carter peut être obtenue par tout autre moyen, le joint torique tétant qu'une solution préférée selon l'invention. En outre, il est intéressant de constater que la fabrication et le montage de vannes de ce type sont particulièrement faciles. L'assemblage des noyaux plongeurs par emboitement et encliquetage élastique (bloc 32 dans tube 33 et élément obturateur dans sa douille) ainsi que leur mise en place sont simples, ce qui permet, outre un assemblage simplifié, des remplacements d'éléments aisés. REVENDICATIONS 1 - Vanne destinée à la commande d'ouverture et de fermeture d'un circuit fluide sous pression comportant un corps ou boitier, un carter et une membrane élastique,fixée entre lesdits corps et carter le long de son bord périphérique,qui constitue par sa partie centrale le clapet de la vanne et qui présente un ajour central et au moins un ajour à ltécart du siège du clapet tandis qu'un noyau plongeur est aménagé et monté de manière à obturer ou non à volonté l'ajour central de ladite membrane, caractérisée en ce que le carter présente un conduit central aménagé de manière telle que le noyau plongeur coulisse librement et de manière étanche dans ce dernier entre une position d'obturation de l'ajour central du diaphragme et une position d'ouverture li- mitée par une butée appropriée aménagée dans ledit conduit. 2 - Vanne selon la revendication l, caractérisée en ce que ltétanchéïté entre le conduit du carter et le noyau plongeur est assurée par un joint torique disposé dans une rainure intérieure ménagée dans ledit conduit et dont la matière est choisie de manière telle que ledit joint assure un contact étanche sur le noyau tout en permettant un coulissement aisé, tandis que la butée du noyau est constitue par un étranglement ou épaulement intérieur aménagé dans le conduit et sur lequel vient buter une partie du noyau. 3 - Vanne selon l'une des revendications l ou 2, caractérisée en ce que l'extrémité intérieure du conduit dans le carter constitue une butée fixe pour le diaphragme, sa distance à ce dernier étant choisie pour limiter convenablement le mouvement dudit diaphragme de sorte que l'ouverture maximale de la vanne et donc son débit sont contrôlées. 4 - Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le noyau plongeur comporte deux parties distinctes respectivement un élément obturateur et une douille, ledit élément étant monté légèrement mobile axialement dans la douille avec un jeu limité, d'une part, par le fond de la douille et, d'autre par-t, par la coopération d'une butée, de pré férence éclipsable,aménagée à l'extrômitô libre de la douille et d'une partie conjuguée de ltélément tandis que ltélément obturateur est constamment sollicité dans sa position extrême ters le diaphragme par un moyen élastique approprié tel un ressort hélicoïdal de compression. 5 - Vanne selon la revendication 4 dont la partie centrale de la membrane élastique est munie d'un raidisseur, de préférence en matière synthétique moulée retenu sur la face tournée vers le noyau par une nervure ou languette circulaire rabattue de ladite membrane et présentant des perforations venant en regard des ajours de la membrane, caractérisée en ce que ltélément obturateur du noyau a une forme de pointeau conique destiné à venir obturer la perforation centrale de la membrane et présente un alésage axial débouché à l'opposé de son extrémité conique, destiné à recevoir le moyen élastique tandis que la hauteur comprise entre la face de la butée d'extrémité de la douille tournée vers le fond de cette dernière et ledit fond est légèrement supérieure à la hauteur comprise entre la base de ltélément et sa partie qui vient en butée de manière-à réaliser un jeu axial en tre ltélément obturateur et la douille. 6 - Vanne selon la revendication 4 dont la partie centrale de la membrane élastique est munie d'un raidisseur, de préférence en matière synthétique moulée retenu sur la face tournée vers le noyau par une nervure ou languette circulaire rabattue de ladite membrane et présentant des perforations venant en regard des ajours de la membrane, la perforation centrale traversant une saillie conique dirigée vers l'intérieur du carter, caractérisée en ce que 1, l'élément obturateur a une extrémité en forme de palet- te. 7 - Vanne selon les revendications 4 et 6, caractérisée en ce que l'élément obturateur du noyau est un bloc,de caoutchouc par exemple, fixé dans un tube qui présente une nervure périphérique intérieure destinée, d'une part, à venir se loger dans une rainure correspondante du bloc et , d'autre part, à servir de butée au moyen élastique de sollicitation vers la position d'obturation tandis que, de manière à réaliser un jeu axial entre l'élément obturateur et la douille, la hauteur dudit tube est légèrement inférieure à la hauteur comprise entre le fond de la douille et la face de la butée d'extrémit-é de cette dernière qui est tournée vers ledit fond et qui retient le tube.