Brevet FR2324958A1 — publié le 19770415

l'invention concerne les soupapes haute pression à commande électromagnétique, et vise à donner à une telle soupape une forme simple et efficace. La soupape électromagnétique selon l'invention comprend, en combinaison, un obturateur à déplacement axial muni d'une tête élargie agencée pour coopérer avec un siège dans la position de fermeture de la soupape, ladite tête étant soumise, en fonctionnement, à un fluide sous pression élevée, un piston formé par une partie dudit obturateur, des moyens définissant un cylindre fermé dans lequel est logé ledit piston, un conduit qui communique avec ledit cylindre et par l'intermédiaire duquel le piston est soumis à ladite pression de fluide, grâce à quoi les pressions agissant sur ledit obturateur s'équilibrent sensiblement, et un solénoSde et une armature, laquelle agit sur ledit obturateur, lorsque le solénoïde est excité, pour déplacer llob- turateur. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit solénoide comprend un noyau creux et l'armature est également creuse, le noyau et l'armature étant disposés l'un dans l'autre et portant des nervures sur leurs surfaces en regard, les nervures du noyau étant polarisées magnétiquement, lorsque l'enroulement du solénoide est excité, de manière à provoquer un déplacement axial relatif entre le noyau et l'armature, les moyens définissant le cylindre étant disposés dans 11 espace défini par l'élément de 1'ensemble noyau-armature qui se trouve à 1'intérieurO invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, faite en se référant au dessin annexé dont la figure unique est une vue en coupe et élévation d'une partie d'un appareil auquel est incorporé une soupape à commande électromagnétique selon l'invention. En se référant au dessin, il est prévu un obturateur 10 qui est monté coulissant dans un alésage Il dont l'extrémité débouche dans une chambre 12 qui, en fonctionnement, est alimentée en liquide haute pression par une admission 130 L'obturateur possède une tête 14 conformée pour coopérer avec un siège défini à l'extrémité de l'alésage 11. En outre, 11 obturateur présente une gorge annulaire qui communique avec un orifice formé dans la paroi du cylindre Il et qui communique avec un conduit 15 représenté en trait pointillé, l'écoulement du liquide par ce conduit étant commandé par l'obturateur la tête de l'obturateur est rappelée en contact avec le siège par un ressort 16. L'obturateur 10 s'étend au-delà de l'alesage par une partie qui définit un piston 17 monté coulissant dans un cylindre 18 défini dans un organe 19. Le cylindre communique avec la chambre 12 par un conduit, avantageusement un conduit 20 s'étendant axialement dans l'obturateur0 les surfaces du piston et la surface efficace de la tête 14 de l'obturateur sont choisies de manière que les pressons agissant sur l'obturateur s'équilibrent sensi blementO Le ressort 16 est donc capable de maintenir la tête 14 contre le siège. En outre, lorsque l'obturateur s'est déplacé sous l'action du ressort, cet équilibre des pressions agissant sur l'obturateur se maintient. Il est prévu, pour empêcher l'organe 19 de se déplacer axialement sous l'effet de la force créée par l'application de la pression de fluide à la paroi terminale du cylindre, une pièce de positionnement 21 dont une extrémité est en butée contre ledit organe. L'autre extrémité de la pièce de positionnement repose contre la partie-support 22 d'un élément qui sera décrit ci-après, cette partie-support étant munie d'une collerette qui est fixée à un prolongement d'un corps 23 qui entoure l'ensemble. La partie-support 22 est formée d'une seule pièce avec le noyau annulaire 24 d'un solénoïde0 Il est prévu en outre une armature annulaire 25 munie d'une base 26 que traverse le prolongement de l'obturateur 10. La base 26 peut cependant appuyer sur une des surfaces définies sur l'obturateur. De plus, la base de l'armature est rappelée en contact avec l'obturateur par un léger ressort de compression hélicoïdal 27 monté entre ladite base et l'organe 19. Les surfaces en regard de l'armature et du noyau portent chacune une formation helicoïdale de type filetage à deux (ou un multiple de deux) filets, si bien que chaque élément est muni de deux nervures hélicoidales. Les flancs de chaque nervure ont des parois de forme différente, comme le montre clairement-le dessin. Les parois latérales des nervures du noyau qui sont opposées à la base de l'armature sont, en section, disposées radialement, tandis que les autres faces sont inclines vers l'extérieur. les nervures de l'armature ont une forme sensiblement complémentaire mais sont moins hautes. Les deux rainures hélicoïdales définies par les nervures du noyau -reçoivent des parties de l'enroulement du solénoïde. Com me on l'a représenté, l'enroulement est un enroulement à fil unique qui commence dans une nervure à l'extrémité de celle-ci opposée à la base de l'armature, s'étend suivant cette rainure et retourne à la même extrémité en suivant l'autre rainure. Avec cet agencement, lorsque du courant électrique circule dans l'enroulement, les nervures du noyau sont de polarités magnétiques opposées sur toute leur longueur. La position axiale relative initiale de l'armature et du noyau est choisie pour que les surfaces radiales en regard soient plus proches les unes des autres que les surfaces inclinées, et des trajets de flux magnétique s'établissent ainsi, chacun de ces trajets empruntant deux nervures sur le noyau et deux nervures sur llar- mature ainsi que deux entrefers. Un tel trajet est indiqué sur le dessin, le flux magnétique tend à réduire la dimension des entrefers et provoque par conséquent un déplacement de llarma- ture vers le bas, corme le montre le dessin0 Ce déplacement est communiqué à l'obturateur 10.La tête 14 est alors soulevée de son siège, ce qui met le conduit 15 en communication avec la chambre 12, et l'admission 13. On notera gue chacun des entrefers précités est commun à une paire de trajets de flux adja- cents, mais comme le sens de circulation du courant dans la partie de ltenroulement se trouvant dans une rainure est opposé au sens de circulation du courant dans la partie de ltenroulement se trouvant dans l'autre rainure, le flux traversant les entrefers est renforcé et non annulé. La chambre qui reçoit le solénoïde et l'armature est en communication avec une basse pression, par exemple avec une vidange, et par conséquent aucun probleme ne se pose pour réaliser la connexion électrique avec ltenroulement du solénoide. Comme représenté, ceci est obtenu au moyen d'un capuchon 28 qui est fixé au prolongement du corps 23, ce capuchon portant un raccord 29 à une face de contact qui est en butée contre une borne 30 reliée à une extrémité de l'enroulement. Il faut noter que, bien qu'on ait décrit un enroulement à un seul fil, le nombre de fils de l'enroulement dépend en fait de l'espace disponible dans les rainures et du type d'alimentation électrique. la base 26 de l'armature comporte une ouverture que traverse la partie de l'obturateur 10 qui se trouve à l'intérieur de lla- lésage 18. Cette ouverture est décalée par rapport à l'axe de l'armature et l'épaulement sur l'obturateur 10 est défini par deux méplats opposés usinés sur l'obturateur. BEVEBDICBIIONS 1.- Soupape haute pression à commande électromagnétique, caractérisée par le fait quelle comprend, en combinaison, un obturateur à déplacement axial muni d'une tête élargie agencée pour coopérer avec un siège dans la position de fermeture de la soupape, ladite tête étant soumise, en fonctionnement, à un fluide sous pression élevée, un piston formé par une partie dudit obturateur, des moyens définissant un cylindre fermé dans lequel est logé ledit piston, un conduit qui communique avec ledit cylindre et par l'intermédiaire duquel le piston est soumis à la dite pression de fluide, grâce à quoi les pressions agissant sur ledit obturateur s'équilibrent sensiblement, et un solénoïde et une armature, laquelle agit sur ledit obturateur-, lorsque le solénoide est excité, pour déplacer l'obturateur. 2.- Soupape selon la revendication 1, dans laquelle ledit obturateur est monté coulissant dans un autre cylindre, ledit siège étant défini par un épaulement ménagé dans le cylindre, et dans laquelle il est prévu une admission de fluide communiquant avec la partie large de l'autre cylindre et une sortie partant de la partie étroite de l'autre cylindre et en communication constante avec une gorge annulaire formée sur l'obturateur au voisinage de la tete de l'obturateur, grâce à quoi le soulèvement de la tête permet au fluide de s'écouler entre l'admission et la sortie. 3.- Soupape selon la revendication 2, dans laquelle ledit solénoide comprend un noyau creux et l'armature est également creuse, le noyau et l'armature étant disposés l'un dans l'autre et portant des nervures sur leurs surfaces en regard, les nervures du noyau étant polarisées magnétiquement, lorsque l'enroulement du solénoSde est excité, de manière à provoquer un déplacement axial relatif entre le noyau et l'armature, les moyens définissant le cylindre étant disposés dans l'espace défini par l'élément de l'ensemble noyau-armature qui se trouve à l'intérieur. 4.- Soupape selon la revendication 3, dans laquelle lesdites nervures du noyau .et de l'armature sont définies ehacune par une formation hélicoidale de type filetage à deux ou un multiple de deux filets, ledit enroulement étant disposé dans les rainures formées sur le noyau. 5.- Soupape selon la revendication 4, dans laquelle ledit enroulement s'étend à partir d'une extrémité du noyau suivant une rainure et retourne à ladite extrémité suivant l'autre rainure ou une rainure adJacente, grâce à quoi les nervures ou une paire de nervures adjacentes ont des polarités magnétiques opposées lorsque l'enroulement est alimenté en courant électrique, les nervures polarisées formant avec les nervures de l'armature un circuit magnétique, l'armature se déplaçant par rapport au noyau pour réduire la réluctance du circuit magnétique, 6.- Soupape selon l'une des revendications 3 et 4, dans laquelle le noyau est à l'intérieur de l'armature0 7.- Soupape selon la revendication 6, qui comprend des moyens élastiques agissant sur l'obturateur pour rappeler ladite tête en contact avec le siège, 8.- Soupape selon la revendication 7, dans laquelle les moyens définissant le cylindre fermé comprennent un organe logé à l'intérieur du noyau et appliqué par la pression de fluide dans le cylindre fermé contre une pièce de positionnement disposée entre ledit organe et une partie-support du noyau fixée à une pièce formant le corps de la soupape. 9.- Soupape selon la revendication 8, dans laquelle l'armature est en forme de cuvette, l'obturateur s'étendant à travers la base de l'armature tout en étant en butée contre ladite base, le déplacement de l'armature du au passage du courant électrique dans l'enroulement provoquant ainsi le déplacement de l'obtura- teur. 100- Soupape selon la revendication 9, comprenant un ressort léger agissant entre la base de l'armature et ledit organe pour maintenir l'armature en contact avec l'obturateur.