Brevet FR2327616A1 — publié le 19770506

La présente invention concerne les commandes électromagnétiques pour la manoeuvre d'organes. La commande électromagnétique faisant l'objet de l'invention est particulièrement efficace dans la manoeuvre des organes de robinetterie. On connait des commandes électromagnétiques pour la manoeuvre des organes des soupapes. Ces commandes ont un corps en matériau magnétiquement doux, avec un pale. Vis-à-vis du pale, dans une bobine placée dans ledit corps, est monté un noyau portant l'organe à manoeuvrer de la soupape. Ledit noyau passe à travers un tube de guidage rendu etanche par rapport au milieu dans lequel travaille la soupape. Le tube se raccorde à une enveloppe dans laquelle le pale du corps est placé avec possibilité de déplacement axial de réglage par rapport au corps. Le pale est étanchéifié dans l'enveloppe et bloqué dans une position prédéterminée, voir par exemple le brevet de la République Fédérale d'Allemagne n0 1.249.043. L'effort de traction produit par la catmende électromagnétique est déterminé par la valeur de l'entrefer entre le noyau et le pale du corps. I1 est connu que la valeur de l'effort de traction à l'instant initial du mouvement du noyau, la forme et la position de la caractéristique de traction sont fortement influencées par la forme des surfaces frontales en vis-à-vis du noyau et du pale, c'est-à-dire des surfaces frontales formant ltentrefer entre le noyau et le pale. L'effort de traction nécessaire à l'instant initial du mouvement du noyau est obtenu dans la commande électromagnétique décrite plus haut par déplacement de réglage du p81e par rapport au corps et au noyau, c'est-8-dire par changement de l'entrefer entre le pale et le noyau. Un tel déplacement du pale provoque le changement de la course de travail du noyau. Dans nombre de cas, le changement-de la course de travail du noyau n'est pas admis par les conditions de fonctionnement de l'organe manoeuvré par ladite commande électromagnétique. Un autre inconvénient de la commande électromagnétique decrite plus haut consiste en ce que le changement de la position du pôle par rapport au noyau a pour effet d'augmenter ou de diminuer seulement l'effort de traction à l'instant initial du mouvement du noyau, et ne donne aucune modification de la forme et de position de la caractéristique de traction de la commclnde ; or, ces modifications permettraient d'adapter la caractéristique de traction de la commande électromagnétique à la caractéristique de charge dn mécanisme de manoeuvre. L'effort de traction de la commande électromagnétique decrite ci-dessus a une valeuriiiLnimale à l'instant initial du mouvement du noyau, et une valeur maximale à la fin de la course utile du noyau, tandis que l'effort antagoniste de l'organe à manoeuvrer a une valeur maximale à l'instant initial du mouvement du noyau (début de l'ouverture de la soupape) et diminue fortement à la fin de la course utile du noyau. Un tel desaccord des caractéristiques de traction et de charge implique l'emploi de commandes électromagnétiques ayant une grande réserve d'effort de traction à la fin de la course utile du noyau, c'est-à-dire produisant à la fin de la course utile du noyau un effort de traction surpassant considérablement à cet instant l'effort antagoniste de l'organe à manoeuvrer. Une telle inadaptation des efforts de traction et antagoniste entratne l'apparition des chocs du noyau contre le pôle et, en conséquence, leur déformation et une usure élevée des parties mobiles de la commande Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients mentionnes. I1 s'agissait donc de creer une commande dlectromagnétique pour la manoeuvre d'un organe, dans-laque-île le pale du corps serait conçu de façon qu'il permette de changer l'effort de traction à l'instant initialdu mouvement du noyau sans modifier la course utile de celui-ci, ainsi que de changer la forme et la position de la caractéristique de traction de la commande Blectromagnétique afin de l'adapter à la caractéirstique de charge de l'organe à manoeuvrer. La solution consiste en ce que, dans la commande électromagnétique pour la manoeuvre d'un organe, comprenant un corps en matériau magnétiquement doux avec un pôle vis-z-vis duquel est monté un noyau lié à l'organe à manoeuvrer et passant à travers une bobine logée dans ledit corps, d'après l'invention, le pôle ducorps se compose d'au moins deux parties une partie intérieure fixe par rapport au corps, ayant un diamètre égal ou legbrement supérieur à celui du bout du noyau lui faisant face, et une partie extérieure encerclant la partie intérieure et montée de façon qu'elle puisse exécuter un déplacementaxial de réglage par rapport à la partie fixe du pole ;; gr ce à une telle conception, il est possible de modifier la distribution des lignes de force magnétiques entre le pôle et le noyau sans changer la course utile du noyau. I1 est avantageux que la face caté noyau de la partie extérieure du pole soit écartée de la face de la partie intérieure du pôle d'une distance égale ou Iégerement supérieure à la distance entre la face de la partie fixe du pôle et la face du noyau quand celui-ci est à sa position la plus éloignée de la partie fixe du pôle. Une telle disposition relative des parties du pôle assure la distribution la plus favorable des lignes de force magnétiques et, par conséquent, la caractéristique de traction la plus rationnelle de la commande électromagnétique. La commande électromagnétique pour la manoeuvre d'un organe, réalisée suivant l'invention, permet de régler l'effort de traction sans changer la course utile du noyau, ainsi que de régler la forme et la position de la caractéristique de traction pour l'adapter à la caractéristique de charge du mécanisme de manoeuvre, ce qui élargit la plage d'utilisation de la commande électromagnétique et augmente sa longévité. Ci-après, on donne la description d'un exemple concret de réalisation de l'invention avec référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente une commande électromagnétique conforme à l'invention, coupe longitudinale - la figure 2 représente la coupe Il-Il de la figure 1 ; - la figure 3 donne les caractéristiques comparatives d'une commande électromagnétique connue et de la commande conforme à I' invention. La commande électromagnétique pour la manoeuvre d'un organe 1 (figure 1) d'une soupape 2 comprend un corps 3 avec un pôle 4. Le corps et le pôle sont en matériau magnétiquement doux. Le corps 3 est fixé par des vis 5 à un couvercle 6 de la soupape 2, qui est réalisé en matériau magnétique. Dans le corps 3, est logée une bobine 7 qui se raccorde à une source de courant (non représentée). Selon le type de la bobine, le courant peut être soit continu, soit alternatif. Sur le couvercle 6 de la soupape 2 est monté un tube séparateur 8 en matériau amagnétique. Ce tube passe à travers la bobine 7 et encercle le pôle 4 du corps 3. I1 est étanché par des anneaux de caoutchouc 9 et rend la cavité du cors 3 étanche vis-d-vis du fluide véhiculé dans la soupape 2. Dans le tube séparateur 8 coulisse un noyau 10, dont un bout est accouplé à l'organe à manoeuvrer 1 de la soupape 2, et dont le second bout est en regard du pôle 4. L'organe à manoeuvrer 1 est l'organe obturateur assurant la fermeture de l'orifice 11 de la soupape 2. L'organe à manoeuvrer peut etre ntimporte quel éléa,ent ou ensemble approprié. Le pale 4 du corps 3 se compose de deux parties une partie intérieure 12 réalisée d'une seule pièce avec le corps 3, et une partie extérieure 13 encerclant la partie 12. La partie intérieure 12 du pôle 4 a un diamètre égal ou légèrement supérieur à celui du noyau 10. La partie extérieure 13 du pale 4 est une douille cylindrique montée de façon qu'elle puisse outre déplace axialement par rapport à la partie intérieure fixe 12 du pôle 4. A cet effet, la douille 13 est dotée, à l'extérieur, d'un filetage sur lequel est engagé un écrou 14. L'écrou 14 est monté dans le corps 3 à l'aide de coussinets 15. A sa périphérie, l'écrou 14 est doté de dents 16 (figure 2), rendant sa rotation commode. Un arrêtoir 17 s'engageant dans un entre dent de 1 'écrou 14 assure son blocage à la position voulue. L'arrêtoir 17 est fixé au corps 3 par une vis 18 (figure 1). Pour que la douille 13 ne puisse tourner lors de larotation de l'écrou 14, il est prévu dans la partie intérieure 12 du pôle une goupille 19 (figures 1 et 2), dont les bouts dépassent un peu au-delà du diamètre extérieur de la partie intérieure 12. Dans la douille 13 sont usinées des rainures 20 dans lesquelles s'engagent les bouts de la goupille 19. La douille 13 (figure 1) est réglée par rapport à la partie fixe 12 du pôle 4 de telle -façon que sa face côté noyau 10 soit écartée de-la face de la partie intérieure 12 d'une distance égale ou légèrement supérieure à la distance entre la face de la partie intérieure fixe 12 du pôle 4 et la face côté pale 4 du noyau 10 quand celui-ci est à sa position la plus éloignée de la partie intérieure 12 du pôle 4, c'est-à- dire, pratiquement, à une distance égale à la course utile du noyau 10. Avec une telle dispostion relative des parties du pôle, on obtient la distribution la plus avantageuse des lignes de force magnétiques, assurant le plus grand effort de traction à l'instant initial du mouvement du noyau, c' est-à-dire quand l'effort antagoniste de l'organe à manoeuvrer 1 est maximal. La commande électromagnétique pour la manoeuvre d'un organe fonctionne de la façon suivante. Quand la bobine 7 est mise sous tension, -sous l'action du dams electzomagnétique engendré, le noyau 10 se déplace vers le pale 4 jusqu'à contact de sa face avec la face de la partie intérieure fixe 12 du pôle 4, et il reste maintenu dans cette position tant que la bobine 7 est sous tension. Pour adapter l'effort de traction F (figure 3), produit par la commande électromagnétique, à l'effort antagoniste de l'organe à manoeuvrer I de la soupape 2, on fait tourner l'écrou 14 jusqu'S ce quela douille 13 prenne la position voulue par rapport à la partie intérieure 12 du p31e 4, ctest-à-dire la position dans laquelle sa face se trouve au niveau ou un peu plus bas que le niveau de la face du noyau 10, comme montré en figure 1. Quand le noyau 10 s'approche de la face de la douille 13,mais sans commencer à s'y engager, au fur et à mesure que l'écartement entre les faces du noyau et de la partie extérieure du pôle diminue l'effort de traction croit brusquement (point "a" sur la caractéristique de traction I de la commande électromagnétique donnée en figure 3 avec l'effort de traction F en ordonnée et la course S du noyau en abscisse). Une fois le noyau 10 engagé dans la douille 13, l'effort de traction ne change presque pas (portion "ab" de la caractéristique I). L'effort de traction n'augmente ensuite dtune manière sensible qu' la fin de la course du noyau 10 (portion de la caractéristique I à gauche du point "b"). De la sorte, sur la portion "ab", c'est-à-dire quand le noyau 10 se déplace dans la douille 13, tant que le noyau ne s'est pas rapproché de la face de la partie intérieure 12 du pôle 4, l'effort de traction F reste pratiquement constant. C'est pourquoi, le noyau 10 n'aura pas de grandes accélérations, aussi les charges percussives et dynamiques sur les parties mobiles de la commande électromagnétique et de la soupape 2 serontelles insignifiantes. La position de la douille 13 par rapport à la partie interieure 12 du pale 4 est choisie de telle façon que l'effort antagoniste maximal (point "c" de la caractéristique de charge II de l'organe à manoeuvrer 1) soit un peu plus petit que l'effort de traction de la commande électromagnétique au point "d" proche du milieu de la portion "ab" de la caractéristique de traction de la commande électromagnétique. Un tel réglage de la douille 13 assure la compensation des erreurs d'execution apparaissant dans la fabrication de la commande électromagnétique et de l'organe à manoeuvrer. Quand la douille 13 est déplacée par rapport à la partie intérieure 12 du pale 4, la caractéristique de traction I de la commande électromagnétique est décalée parallèlement à l'axe "6 " comme montré en trait interrompu sur la figure 3. Un tel changement de position de la caractéristique de traction I permet d'employer des commandes électromagnétiques ayant une caractéristique de traction de meme forme et un mëme effort de traction pour la manoeuvre d'organes dont les courses sont différentes. La courbe III montre, pour la comparaison, la caractéristique de traction d'une commande électromagnétique connue. R E V E N D I C A T I O N S 1. Commande électromagnétique pour la manoeuvre d'un organe, comprenant un corps en matériau magnétiquement doux avec un pale en regard duquel est monté un noyau lié à l'organe à manoeuvrer et passant à travers une bobine logée dans ledit corps5 caractérisée en ce que le pale du corps se compose d'au moins deux parties : une partie intérieure fixe par rapport au corps, ayant un diamètre égal ou légèrement supérieur à celui du bout du noyau lui faisant face, et une partie extérieure encerclant la partie intérieure et montée de façon qu'elle puisse executer un déplacement axial de réglage par rapport à la partie fixe du pAle, ce qui permet de modifier la distribution des lignes de force magnétiques entre le pôle et le noyau sans changer la course utile du noyau. 2. Commande électromagnétique selon la revendication 1, caractériséeen ce que la face côté noyau de la partie extérieure du pôle est écartée de la face de la partie intérieure du pâle d'une distance égale ou légèrement supérieure à la distance entre la face de la partie interieure fixe du pale et la face du noyau quand celui-ci est à sa position la plus éloignée de la partie intérieure fixe du ple