Brevet FR2329917A1 — publié le 19770527

La présente invention concerne une valve de décharge pour circuits hydrauliques, notamment pour le soutènement dans les mines. On sait que les valves de décharge, ou de coulissement, sont utilisées pour permettre la contraction progressive des étan çons hydrauliques de soutènement au fur et à mesure que le toit s'affaisse. Une telle valve, montée sur un circuit hydraulique, est susceptible de supporter des pressions importantes et de créer une légère fuite dès que la pression du circuit dépasse un seuil déterminé. Cette valve est constituée de façon connue par un organeE-turateur rappelé élastiquement sur un siège et qui se soulève provisoirement pour évacuer un faible débit de fuite dès que la pression dépasse le seuil prédéterminé. Ltune des caractéristiques recherchées dans une valve de coulissement est sa faible sensibilité a une augmentation de sa pression en fonction du débit qui la traverse. En effet, si cette sensibilité est trop forte, il en résulte une forte augmentation des pressions lorsque le débit instantané a' évacuer devient important, par exemple lors d'un coup de toit. De plus, des dégra- dations ou des fatigues exagérées du matériel peuvent alors apparattre à l'insu de l'utilisateur en compromettant la sécurité du personnel. La présente invention a pour butte réaliser une valve de décharge perfectionnée qui site ces inconvénients. Une valve de décharge suivant l'invention, notamment pour les circuits hydrauliques de soutènement dans les mines, comprend un corps rigide creux à l'intérieur duquel se trouve un organe obturateur rappelé élastiquement en position de fermeture contre un siège situé entre une canalisation d'arrivée de pression et au moins une canalisation d'évacuation de fluide, et est caractérisée en ce que le siège est de forme tronconique, la canalisation d'arrivée débouchant vers le sommet du tronc de cône, tandis que ltorgane obturateur prend appui sur le siège par une surface concave tronconique, si bien que la section s'ouvrant au passage du fluide pour son évacuation vers ltex- térieur lors de 1'ouverture de la valve va en croissant au fur et à mesure de son éloignement du sommet du cane, en réduisant ainsi la perte de charge. Suivant une caractéristique supplEmentaire de l'invention, l'organe obturateur comprend un joint souple comportant une surface externe convexe tronconique de meme angle au sommet que la surface interne, une coupelle métallique faiblement élastique enveloppant la surface interne du joint souple, et un joint bouchon dont l'une des faces épouse la surface externe convexe de la coupelle tandis que l'autre face obture une cavité remplie de gaz sous pression. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, la valve comporte au moins une première canalisation d'évacua- tion qui débouche radialement dans le corps au-delà du bord externe du joint souple par rapport au coussin gazeux, et une deuxième canalisation d'évacuation qui débouche radialement dans le corps au voisinage de la coupelle métallique, si bien qu'en fonctionnement normal le fluide est évacué par la première canalisation, tandis qu'en cas d'avarie du joint souple le fluide est évacué par la deuxième canalisation. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, une bille est intercalée entre ltorifice de la canalisation d'arrivée de pression et le fond de la surface interne concave du joint souple. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. - Figure 1 est une section longitudinale axiale d'une valve de décharge suivant l'invention0 - Figure 2 et 3 sont des vues partielles et agrandies de la figure -1 illustrant le fonctionnement. Figure 4 est un diagramme représentant les variations de la pression de charge en fonction du débit de décharge. On a représenté sur la figure 1 une valve de décharge sni- vant l'invention. Cette valve comprend un corps rigide creux 1 dont la cavité interne est obturée par une tete vissée 2, au centre de laquelle se trouve une canalisation d'arrivée de pression 3-La cavité du corps 1 renferme un porte-aiguille 4 et un organe obturateur 3. Le~porte-aiguille 4 est fixe, et il comporte un perçage amial- qui constitue le prolongement de la canalisation 3, l'étanchéité étant assurée entre le porte-aiguille 4 et la tete 2 grâce à un joint torique 7. L'aiguille proprement dite 8 est oonstituéepar l'estrémité effilée du porte-aiguille 4, et sa surface externe est tronconique. Cette surface constitue le siège de l'organe obturateur 50 L'organe obturateur 5 comprend un joint souple 9 comportant une surface interne concave tronconique de meme angle au sommet que celle de l'aiguille 8, et une surface externe concave tronconique également de m8me angle au sommet.Cette surface externe épouse la surface interne d'ùne coupelle métallique faiblement élastique~10, elle-meme enveloppée par l'une des faces d'un joint bouchon 11 dont l'autre face obture un coussin gazeux sous pression 12 prévu dans l'extrémité de la cavité du corps 1. Une bille 13 est en outre intercalée entre 11 orifice du perçage 6 et le fond de la surface interne concave du joint soupie 9. La valve comporte une première canalisation d'évacuation de fluide 14 qui est double et débouche radialement au niveau du portc-aguille 4. Une deuxième canalisation d'évacuation 15 débouche sensiblement au niveau du bord périphérique de la coupelle 10. Le corps 1 est de plus percé d'un orifice 16 pour le rem- plissage du coussin gazeux 12. L'orifice 16 est normalement obturé par une lèvre 17 du joint 11 qui permet seulement le passage du gaz vers l'intérieur du coussin 12. Le fonctionnement est le suivant. Tant que la pression qui règne dans la canalisation 3 reste inférieure à une valeur de tarage définie par la pression du coussin 12, la forcc de rappel élastique du coussin maintien l'organe obturateur 5 appliqué contre le siège du porte-aiguille 4. Le joint souple 9 épouse alors parfaitement la surface conique du siège en garantissant une étanchéité absolue (fig 2). Si la pression de la canalisation 3 dépasse la valeur de tarage fixée, l'organe obturateur 5 est repoussé dans la direction du coussin 12 (fig 3), si bien que le fluide sous pression stéchappe de la valve en passant tout d'abord entre l'aiguille 8 et la surface interne concave du joint 9 > puis entre le corps t et le porte-aiguille 4 avant de gagner la double canalisation d'évacuation 14. En passant entre le siège et la surface concave du joint, le fluide circule dans un passage dont la section crott au fur et à mesure de son éloignement du sommet du cône forme par le siège, ce qui a pour effet de réduire la perte de charge du fluide. La figure 4 représente les courbes respectives f8'et 19 de la variation de la pression de décharge de la valve en fonc tion du débit de décharge pour une valve de type courant et pour une valve suivant l'invention. La courbe 18 de la valve de type courant montre une élévation importante de la pression lorsque le débit de décharge augmente, ce qui arrive par exemple en cas de coup de toit dans une mine. Cette élévation anormale de pression est préjudiciable à la vie du matériel, qui est soumis momentanément a' des contraintes trop importantes. Les dbgradations et les fatigues exa gérées du matériel qui en résultent,~parIo s : l'insu de l'uti- lisateur, sont de plus dangerclscs pour le personnel. La courbe 19 de la valve suivant l'invention montre au contraire une faible sensibilité t une augmentation de la pression de décharge en fonction du débit qui la traverse, ce qui permet d'éviter les inconvénients ci-dessus. En cas de détérioration du joint souple 9, l'évacuation du fluide hydraulique ne s'effectue plus par la canalisation 14, mais par la canalisation 15. En effet, le fluide qui s'échappe de la canalisation 3 traverse le joint 9 avarié, mais est arrê- té par la coupelle tO dont il gagne la périphérie pour s'échapper par la canalIsatIon 15. La présence de la coupelle 10 présente donc l1avantage d'éviter l'inter-communication du fluide hydraulique et du gaz sous pression du coussin 12 en cas d'avarie du joint 9, la valve continuant alors à entre efficace. La sortie de fluide par la canalisation 15 constitue un signal d'alarme avertissant de la détérioration du joint. REVENDICATIONS 1. Valve de décharge notamment pour les circuits hydrauliques de soutènement dans les mines, comprenant un corps rigide creux à l'intérieur duquel se trouve un organe obturateur rappelé élastiquement en position de fermeture contre un siège situé en tre une canalisation d'arrivée de pression et au moins une canalisation d'évacuation de fluide, caractérisée en ce que le siège est de forme tronconique, la canalisation d'arrivée de pression débouchant vers le sommet du tronc de cane, tandis que organe obturateur prend appui sur le siège par une surface concave tronconique complémentaire du siège, si bien que la section s'ouvrant au passage du fluide pour son évacuation vers l'extérieur lors de ltouverture de la valve va en croissant au fur et à mesure de son éloignement du sommet du cone, donc dans le sens de l'écoulement du fluide, en réduisant ainsi la perte de charge, une augmentation du débit de décharge de la valve ntentratnant ainsi qu'unie faible augmentation de la pression de décharge. 2. Valve de décharge suivant la revendication 1, caractérisée en ce que 11 organe obturateur comprend un joint souple comportant une surface externe concave tronconique coaxiale et de mê- me angle an sommet que la surface interne, une coupelle métallique faiblement élastique enveloppant la surface externe du joint souple, et un joint bouchon dont l'une des faces épouse la surface externe convexe de la coupelle tandis que l'autre face obture une cavité remplie de gaz sous pression. 3e Valve de décharge suivant la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une première canalisation d'évacuation qui débouche radialement dans le corps au-delà du bord externe du joint souple par rapport au coussin gazeux, et au moins une deuxième canalisation d'évacuation qui débouche radialement dans le corps au voisinage du bord périphérique de la coupelle métallique, si bien qu'en fonctionnement normal le fluide hydraulique est évacué par la première canalisation, tandis quTen cas d'avarie du joint souple le fluide est évacué par la deuxième canalisation, en passant entre la coupelle et le joint souple. 4. Valve de décharge suivant l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée en ee qu'unie bille est intercalée entre l'orifice de la canalisation d'arrivée de pression et la surface concave tronconique dc l'organe obturateur0