Brevet FR2349078A1 — publié le 19771118

L'invention concerne les dispositifs destinés å établir ou arrêter un débit de fluide par l'action d'un courant électrique et généralement appelés électro-vannes. Les électrovannes sont largement employées dans l'industrie, elles permettent de réaliser des automatismes hydrauliques ou pneumatiques. Les électrovannes comportent généralement un électro-aimant associé à une vanne dont l'élément obturateur est essentiellement constitué par un clapet. Le noyau de l'électro-aimant, soumis å l'attraction magnétique est relié mécaniquement au clapet pour que le mouvement créé par la commande électrique ouvre ou ferme le clapet, donc la vanne, selon le fonctionnement prévu. Lorsque l'électrovanne est destinée à fonctionner avec des fluides sous pression élevée, la force électromagnétique nlest plus suffisante pour manoeuvrer le clapet appuyé sur le siège par les actions de pression du fluide.Pour éviter d'avoir recours à un très gros électro-aimant, la liaison mécanique entre le noyau et le clapet présente un certain jeu qui permet au noyau d'acquérir une vitesse, donc une énergie avant d'entrainer le clapet.; la force alors produite sur ce dernier est plus importante que celle propre à 1'é- lectro-aimant et l'ouverture est possible. Le dispositif précédemment décrit présente l'inconvénient entre couteux car il nécessite plusieurs pièces mécaniques pour sa réalisation ; par ailleurs, la saleté de l'ouverture par ce procédé n'est pas très grande, notamment lorsque le courant n'est pas appliqué brutalement dans la bobine de ltélectro-aimant le noyau ntac- quiert pas la vitesse suffisante pour créer la force nécessaire pour l'ouverture. L'invention propose une électrovanne nouvelle qui présente les avantages d'être peu couteuse et d'un fonctionnement très sûr. Dans l'invention, la fermeture de la vanne est assurée par un clapet plat de révolution qui peut pivoter et coulisser dans un alésage réalisé dans un corps en matière amagnétique appelé par la suite corps de l'électrovanne ; afin de faciliter le pivotement et le coulissement, la périphérie du clapet est usinée avec une forme sensiblement sphérique. Dans l'invention, le clapet joue le rôle du noyau de l'é- lectro-aimant, il est réalisé dans un matériau à haute perméabilité magnétique et non rémanent, du fer pur par exemple. Le clapet est poussé par un ressort sur un siège qui comporte en son centre l'o- rifice de sortie de l'êlectrovanne, coaxial avec l'alésage qui est obturé par le siège lui-même. L'extrémité mobile du ressort est centrée sur le clapet au niveau d'un logement proche de la périphérie de ce dernier, l'ex- trémité fixe du ressort est centrée et prend appui dans le fond de l'alésage qui est fermé ; le ressort utilisé est conique pour permettre le centrage de ses extrémités sur les diamètres différents présentés par l'alésage et le logement prévus sur le clapet. L'arrivée du fluide est effectuée par un orifice qui débouche dans l'alésage entre le siège et la face du clapet qui est adjacente å ce dernier lorsque la vanne est fermée. Dans l'invention, l'étanchéité est assurée par revêtement en matériau souple qui joue le rôle de joint entre le clapet et le siège Ce revêtement est solidaire du clapet, il est réalisé selon l'invention par surmoulage d'un élastomère ou d'une matière plastique sur la face du clapet qui comporte un chambrage pour assurer l'accrochage de la matière. Un autre moyen prévu dans l'invention pour assurer l'étanchéité consiste à faire coopérer la face plane et polie d'un clapet avec un siège en matériau souple, en caoutchouc ou en matière thermoplastique par exemple. Dans l'invention, le circuit magnétique de ltélectro-ai- mant comporte un noyau en matériau à haute perméabilité magnétique, du fer doux par exemple, qui occupe le centre d'une bobine d'induc- tion. Ce noyau est parallèle et décalé par rapport a 1 t axe général de l'alésage, du clapet et du siège ; une de ses extrémités débouche dans la face de l'alésage opposée au siège et elle détermine un entrefer avec le clapet. Un joint torique assure l'étanchéité entre le noyau et le corps de l'électrovanne. Dans l'invention, le circuit magnétique est complété par un capot en matériau a haute perméabilité magnétique, non rémanent, du fer doux par exemple, qui renferme la bobine en établissant la continuité magnétique avec l'extrémité du noyau opposée å celle qui détermine l'entrefer avec le clapet. Ce capot est fixé au niveau de son extrémité ouverte, au corps de l'électrovanne par des moyens connus, par vissage par exemple. Le capot comporte les trous nécessaires au passage des fils d'alimentation de la bobine.Outre la fonction de maintenir et de protéger la bobine, le capot est destiné å canaliser le flux magnétique produit par la bobine afin de le concentrer dans la zone déterminée par son extrémité et la périphérie du clapet, pour augmenter le flux dans l'entrefer et par conséquent la force d'attraction sur le clapet. Avec les dispositions de l'invention décrites précédemment, le fonctionnement de l'électro- vanne est le suivant : l'ouverture est produite par la force due à l'attraction magnétique qui s'exerce sur le clapet lorsque a bobine est parcourue par un courant électrique. Le clapet est appuyé sur le siège par le ressort et les actions de pression du fluide le vecteur résultant est situé sur l'axe général, alésage, clapet, siège.Par contre, l'attraction magnétique s'exerce selon un vecteur opposé, parallèle au précédent et décalé de la distance qui sépare les axes du noyau et de l'alésage. Ces deux vecteurs créent un couple qui fait pivoter le clapet, l'entrefer diminuant au cours de ce mouvement, les forces d'attraction s'accroissent et le module du vecteur attraction magnétique devient très grand devant celui qui s'oppose au mouvement du clapet et ce dernier est plaqué sur l'ex- trémité du noyau.Ce mode de fonctionnement du clapet propre à l'invention présente l'avantage de produire une ouverture progressive, "en coin" qui permet de diminuer considérablement la force exercée par la pression du fluide, il assure l'ouverture de l'électrovanne avec une force magnétique modérée malgré une pression de fluide élevée et le fonctionnement n'est pas dépendant du mode d'application de la tension sur la bobine, la fermeture de l'électrovanne s'opère dès l'arrêt de l'alimentation électrique de la bobine, le clapet est rappelé vers le siège par le ressort dans un mouvement de translation. L'invention prévoit la possibilité de régler l'électrovanne après montage en permettant un réglage de l'entrefer ; l'extrémité du noyau reliée au capot est filetée et vissée dans la paroi terminale de ce dernier, le noyau peut coulisser dans le corps , le joint torique maintenant l'étanchéité. Le réglage s'opère en vissant ou dévissant le noyau jusqu'à l'obtention du fonctionnement recherché. Ce réglage de l'électrovanne, objet de l'invention présente en outre l'avantage de permettre une fabrication utilisant des pièces largement tolérancées en longueur. Un perfectionnement compris dans l'invention consiste à simplifier le montage de l'électrovanne en permettant son encastrement et sa fixation dans le matériel à équiper, il sera décrit dans l'exemple suivant. La description qui suit concerne une électrovanne conforme à l'invention, il est bien entendu qu'il ne s'agit ici que d'un exemple non limitatif de l'invention. La figure 1 représente l'é- lectrovanne vue en coupe, elle est constituée par le corps 1 amagnétique obtenu par usinage dans un alliage d'aluminium ou du laitton par exemple ; dans ce corps est pratiqué un alésage qui permet le centrage du siège 2, constitué dans un des matériaux donnés en exemple précédemment, ce siège comporte l'orifice central 3 qui constitue la sortie du fluide de l'électrovanne. L'alésage renferme le clapet 4, en fer doux usiné sphérique sur sa périphérie et dans lequel-est surmoulée la petite masse de caoutchouc 5 qui parfait l'étanchéité avec le siège.Le ressort conique 6 rappelle le clapet 4,5, contre le siège 2, il est centré conformément 9 l'invention sur le clapet dans un dégagement obtenu par tournage et directement dans le fond de l'alésage du corps. Le noyau en fer doux 7 a son axe parallèle à l'axe général XY et est décalé de la distance d, l'extrémité qui pénètre dans la cavité interne du corps détermine l'entrefer e et l'autre extrémité est filetée et vissée dans le capot en fer doux 9. Ce capot fixé par vissage sur le corps 1 renferme la bobine 10 dont les liaisons électriques 11 traversent le capot par un trou. Le perfectionnement compris dans l'invention et destiné à simplifier le montage de l'électrovanne dahs le matériel à équiper, schématisé par le bloc 12, consiste à prévoir un usinage cylindrique du corps 1 pour l'emmancher dans 12. Des joints toriques 13 et 14 assurent les étanchéités au fluide qui est amené dans le corps de l'électrovanne par l'orifice qui débouche entre le siège et la face du clapet adjacente, dans l'invention la fixation de l'électrovanne est effectuée sur le bloc 12, par les brides 15 et les vis 16. La figure 2 représente une vue partielle d'une électrovanne qui utilise un clapet monobloc 17 et un siège 18 en matériau souple, du caoutchouc ou du polytétrafluoroéthylène par exemple. Sur ces deux dessins, l'électrovanne est représentée fer mée et le sens de l'écoulement du fluide lorsque l'électrovanne est ouverte, est indiqué par les flèches. REVENDICATIONS 1. Electrovanne caractérisée par le fait que l'ouverture de l'électro-aimant est constituée par un clapet dont le mouvement de basculement et de translation provoque l'ouverture. 2. Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que le clapet est réalisé par une pièce plate, en matériau de perméabilité magnétique élevée, dont la périphérie comporte une partie sphérique. 3. Dispositif selon revendications précédentes caractérisé par le fait que l'étanchéité est effectuée par un revêtement en matière souple liée au clapet. 4. Dispositif selon revendication 4 caractérisé par le fait que le revêtement est surmoulé sur le clapet. 5. Dispositif selon revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que l'étanchéité est réalisée par une face du clapet, plane et polie, sur un siège en matière souple. 6. Dispositif selon revendication précédentes caractérisé par le fait que le clapet est rappelé par un ressort conique dont l'extrémité fixe est centrée dans l'alésage qui reçoit le clapet et l'extrémité mobile centrée sur le clapet par un logement proche de la périphérie de ce dernier. 7. Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que le centre de la bobine de l'électro-aimant est occupé par un noyau en matériau de haute perméabilité magnétique, non rémanent, parallèle a l'axe général de l'alésage, du clapet et du siège, et décalé par rapport a cet axe. 8. Dispositif selon revendicationsl et 7 caractérisé par le fait qu'une extrémité du noyau pénètre dans le volume déterminé par l'alésage et détermine un entrefer avec le clapet. 9. Dispositif selon revendications 1, 7 et 8 caractérisé par le fait que l'autre extrémité du noyau est reliée magnétiquement a un capot en matière de perméabilité magnétique élevée, non rémanent, solidaire du corps de l'électrovanne amagnétique et renfermant la bobine. 10. Dispositif selon revendications 1, 7, 8 et 9 caractérisé par le fait que le capot est destiné à concentrerle flux magnétique dans la zone déterminée par son extrémité ouverte et la périphérie du clapet. 11. Dispositif selon revendicationsl, 7, 8 et9 caractéri sé par le fait que le réglage de l'électrovanne assemblée est effectué en rapprochant ou en écartant le noyau du clapet. 12. Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que le corps de l'électrovanne s'ajuste dans un logement apartenant à l'appareil å équiper. 13. Dispositif selon revendicationsl, 5 et 12 caractérisé par le fait que le siège réalise l'étanchéité au fond de l'alésage appartenant å l'appareil a équiper. 14. Dispositif selon revendications 1 et 12 caractérisé par le fait que 1'électrovanne est solidarisée, dans le logement appartenant à l'appareil à équiper, par des brides.