Brevet FR2352227A1 — publié le 19771216

La présente invention se rapporte aux valves électro hydraul1oues du type à bille, employées, par exemple, dams les systèmes de commande des appareils volants, et peut être utilisée dans tous les systèmes électrohydrauliques où on a besoin d'une valve à commande électrique. Le dispositif sert à transformer des signaux électriques de commande en débit du fluide moteur arrivant aux mécanismes opératoires hydrauliques du système de commande de l'appareil volant. A présent, vu la création des avions supersoniques de transport de passagers, les questions d'unification comme moyens d'élévation de la fiabilité, d'augmentation du potentiel de vie, ainsi que des exigences d'obtention de l'étanchéité aux faibles pressions d'entrée pour les éléments utilisés dans les systèmes de commande des appareils volants sont d'une grande importance. Comme art antérieur par rapport à l'invention proposée on peut citer la valve du "Mécanisme d'entranement électro hsrdraulioue deux étages à commande numérique", suivant le Certificat d'auteur soviétique n 217844. Les inconvénients importants de ce type de valves électrohydrauliques, ainsi que des valves utilises dans les groupes de commande, type "rvo-cylindre hydraulique", série 7, fabriquées aux Stats-Unis par la firme "Minneapolis Roneywell Regulator Co sont les suivants :: - leur univalence fonctionnelle dans les limites d'une réalisation constructive, c' est-à-dire l'impossibilité d'obtenir la variante de la valve "normalement fermée'! et la variante dela valve "normalement ouverte" sans modification de la construction de 1' électro-aimant et des pièces de la partie hydraulique de la valve;; - la basse fiabilité, le potentiel ae vie insuffisant, l'impossibilité d'obtention de l'étanchéité aux faibles pressions d'entrée dans la valve du "Mécanisme d'entratnement électrohydraulique à deux étages à commande numérique", à cause de l'absence d'un contact permanent des éléments mobiles de la valve électrohydraulique, ce qui accroît sensiblement les charges dynamiques (percussives) sur les pièces immobiles qui travaillent, dans ce cas, en régime d'enclume, et dans la valve fabriquée aux vtats-Unis, mentionnée ci-dessus, à cause de la présence du joint d'étanchéité moelle. Le but de la présente invention est de supprimer les inconvénients indiqués at d'assurer l'aptitude au fonctionnement de la valve d'une même réalisation constructive en deux régimes : valve "normalement ouverte " et valve "normalement fermée", ainsi que d'assurer l'augmentation du potentiel de vie et de la fiabilité de la valve avec obtention simultanée de l'tanchéité aux faibles pressions d'entrée. On s'est proposé pour cela de mettre au point un tel agencement des composants de la valve électrohydraulique et une telle réalisation de ses ensembles d'arrêt, qui permettraient e créer une valve unifiée pouvant être réajustée facilement de l'exécution "normalement fermée" en exécution "normalement ouverte", stre en fonctionnement et ayant un potentiel de vie accru. Pour résoudre ce problème et pour atteindre les buts indiqués ainsi que d'autres buts, l'invention propose une valve dotée d'au moins un élément d'arrêt en forme de bille, ayant un corps sur l'axe duquel se trouvent deux sièges pour lesdites billes, déplacées à partir d'une commande, par l'intermédiaire d'un poussoir, pour diriger le courant de fluide moteur depuis entrée, de la source de pression vers l'utilisateur et de l'utilisateur au circuit par des canaux exécutés dans ledit corps, cette valve étant caractérisée par le fait que, suivant l'axe dudit corps, à l'intérieur de celui-ci, sont installés coaxialement deux boitards ou gobelets identiques à orifices centraux dans le fond, dont les bords servent de sièges pour les éléments d'arrêt en forme de billes, les costards indiqués étant adaptés au montage pour autre montés de manière à être orientés par leurs fonds l'un vers l'autre ou dans des sens opposés, et ayant des joints d'étanchéité annulaires divisant dans n'importe quelle position des boftards, l'enceinte intérieure du corps en trois chambres : chambre d'entrée recevant le fluide moteur, chambre de sortie communiquant avec l'utilisateur et chambre d'évacuation pour la vidange du fluide de travail depuis l'utilisateurv Cette solution technique permet de créer une valve à élément d'arrêt à bille de conception unifiée qui puisse être rapidement et coìodément réajustée soit pour le fonctionnezent en valve "normale .ent ouverte" soit pour le fonctionnement en valve "normalement fermée". Conformément à l'une des variantes de réalisation de la présente invention, la valve à élément d'arrêt à bille se distingue par le fait qu'en régime de fonctionnement en valve "normalement ouverte" les costards mentionnés sont orientés dans des sens opposés par leurs parties de fond munies de sièges, avec lescuels coopèrent des billes disposées à l'extérieur et installées dans des cages de centrage, l'une desdites billes supportant le .courant du fluide moteur dans la direction du siège, tandis que l'autre bille bute contre la tige de la commande et coopère avec le poussoir qui transmet le mouvement axial de la tige de commande à la première bille indiquée. Cette solution technique donne la possibilité d'assurer le fonctionnement de la valve à élément d'arrêt à bille en régime de valve "normalement fermée". Conformément à une autre variante de réalisation de la présente invention, la valve à élément d'arrêt à bille se distingue par le fait que dans sa position "normalement ouverte " les boîtards indiqués sont orientés par leurs fonds l'un vers l'autre, et entre les sièges est interposée une bille située dans une cage et se trouvant en contact opérationnel avec la tige de la commande. Cette solution technique permet d'assurer, à son tour, le fonctionnement de la valve à élément d'arrêt à bille en régime de valve "normalement ouverte". Selon une autre variante de réalisation de la présente invention, la valve à élément d'arrêt à bille se caractérise par le fait que sur la tige de la commande est monté un ressort poussant la tige vers la bille dans le sens du siège et assurant, de cette façon, un contact fiable entre la tige et la billé. Cette solution technique permet d'assurer un contact fiable de la tige de commande et de la bille et d'éviter, en mime temps, ltécrasement de la partie avant de la tige de commande, ce qui auSRente sensiblement sa durée de vie et sa fiabilité. Conformément à une autre modification de la présente invention, la valve à éléirent d'arrêt à bille se caractérise par le fait que la bille la plus proche de l'entrée est installée en contact avec un élément à ressort appliquant la bille contre le siège et contre le poussoir. Cette solution technique permet d'assurer l'étanchéité de la valve à élément d'arrêt à bille avec pressions d'entrée minimales en régime de valve "normalement fermée". Selon une autre variante de réalisation de la présente invention, la valve dotée de l'élément d'arrêt à bille sedistingue par le fait que du c8té du canal d'amenée du fluide moteur dans le botard est placé un élément élastique poussant la bille dans la direction de l'ouverture. Cette solution technique permet d'assurer le régime de valve "normalement ouverte" aux pressions d'entrée minimales. Et enfin, suivant une autre variante de réalisation de la présente invention, la valve à élément d'arrêt à bille se caractérise par le fait que ladite cage est installée avec possibilité de remplacement rapide dans l'espace où elle est serrée entre le costard et un élément de butée voisin, chaque cage ne permettant que des dépacements axiaux limités de la bille qui y est placée. Cette solution technique permet de monter la cage avec possibilité de son remplacement rapide, de mettre et de centrer dans celle-ci la bille sans son déplacement radial éventuel. D'autres particularités et avantages de l'invention seront expliqués dans la description suivante d'un exemple non limitatif de réalisation de la valve proposée, illustré par les dessins annexés qui représentent : - la figure 1, un schéma de construction d'une première variante de la valve proposée (valve "normalement fermée") ; - la figure 2, un schéma de construction d'une deuxième variante de la valve proposée (valve "normalement ouverte") ; - la figure 3, un schéma de construction d'une troisième variante de la valve proposée (valve "normalement ferrée") - la figure 4, un schéma de construction d'=ne -quatrième variante de la valve proposée (valve "normalement ouverte"). La valve se compose de deux parties : électromagnétique et hydraulique. La partie électromagnétique de la valve est exécutée sous forme d'un ensemble unifié : un électro-aimant 1. La partie hydraulique de la valve est montée dans une douille-corps 2. La douille-corps 2 est conçue de sorte que les distances entre les orifices des lignes hydrauliques : amenée (non) - commande ("C"), et des lignes hydrauliques : commande (gus) - évacuation ("A"), soient égales, respectivement, à la longueur d'un siège 3 et à la somme des longueurs du siège 3 et d'une cage 4. Sur la figure 1, dans la variante I d'une valve t'normalement fermée", dans la douille-corps 2 sont installés deux sièges identiques 3 qui, par leur diamètre intérieur, centrent une douille 5t tandis que le diamètre intérieur de la douille 5 dirige un poussoir 6 déplaçant, par ses faces, deux billes 7, dont l'une est placée à l'intérieur de lz cage 4 stappuyant sur une butée 8 et sur le siège 3, tandis que l'autre est logée dans un limiteur 9 reposant sur le deuxième siège 3. La cage 4 est centrée par son diamètre extérieur dans un guidage 10 qui dirige par ses épaulements la butée 8 et le siège 3. Sur la figure 2, la variante II d' une valve "normalercent ouverte" est obtenue par retournement des sièges 3 de 1800 et par disposition des cages 4 avec une bille 7 entre ceux-ci. Par son diamètre intérieur, le guidage 10 centre la cage 4, tandis que par ses épaulements il centre les rainures dans les sièges 3. En même temps, la surface frontale de la butée G guide la surface frontale du siège 3 ; les pièces représentées par le poussoir 6, la douille 5, l'une des billes 7, une petite tige il, ne sont pas utilisées dans ce mode de réalisation de la valve. La figure 3 montre la variante III de la valve normalement fermée", qui est conçue à partir de la variante I (figure i) de la valve "normalement fermée", et, à cet effet, on a introduit : un ressort à boudin 12 placé dans l'alésage de la butée 8 et butant par son autre face contre lté aulement de la petite tige 11, et un ressort plat 13 disposé dans la rainure du limiteur 9 et butant par articulation contre la rondelle d'un filtre 14.Les ressorts 12 et 13 appliquent constamment la petite tige 11 et le poussoir 6 contre les billes 7 en assurant leur fonctionnement sans à-coups lors de l'enclenchement et du déclenchement des valves, ce qui contribue à l'augmentation du potentiel de vie, à l'élévation de la fiabilité, de l'étanchéité de la valve avec pression minimale pré établie dans la ligne hydraulique d'amenée "B", avec mêmes dimensions de la valve. Pour atteindre les mimes objectifs, dans la valve "normalement ouverte" de la figure 4 (variante Iv) on a introduit un ressort à boudin 12 disposé de deux c8tés ; du c & é de l'arrêtoir 8 le ressort 12 est centré, comme dans la première variante, et le meme ressort 12 est centré dans une douille d'appui 15 poussé du c8té de la ligne hydraulique d'amenée "B" par la rondelle du filtre 14, par l'intermédiaire du limiteur 9, et s'appuie, par la deuxième face, sur les parois de l'alésage intérieur d'un embout 16. Dans cette variante de la valve, les ressorts 12 appliquent aussi, comme dans La variante III (figure 3), la petite tige 17 et l'embout 16 contre la bille 7. Les valves décrites fonctionnent de la manière suivante. Selon la première variante (figure 1) de la valve "normalement fermée", lors de ltenclenchement de l'électro-aimant 1, la petite tige 1 1 déplace la bille 7 en obturant la ligne hydraulique d'évacuation "A", et le poussoir 6 fait déplacer la deuxième bille 7 en ouvrant la valve pour l'arrivée du fluide moteur de la ligne hydraulique d'amenez 'B" à la ligne hydraulique de commande "C". Le fonctionnement de la variante III de la valve (fig. 3) est analogue au fonctionnement de la variante I de la valve (figure 1), mais la différence des efforts du ressort à tourin 42 et du ressort plat 13 est choisie de sorte Wue l'étanchéitd de la valve soit assurée avec une pression minimale préétablie dans la ligne hydraulique d'amenée "A". Dans la variante II, (sur la figure 2) de la valve "normalement ouverte", lors de l'enclenchement de l'électro- aimant 1 la petite tige 17 déplace la bille 7 en ouvrant la ligne hydraulique d'évacuation "C" et en coupant l'arrivée du fluide moteur de la ligne hydraulique d'amenée "A" à la ligne hydraulique de commande "B". Le fonctionnement de la variante IV de la valve (figure 4) est analogue au fonctionnement de la variante II de la valve (figure 2), mais dans la variante Iv de la valve "normalement ouverte" la différence de compression préalable des ressorts 12 est choisie de manière à assurer l'étanchéité de la valve avec pression minimale préétablie dans la ligne hydraulinue d'amenée "A". De la sorte, la valve décrite présente non seulement un avantage sur les valves connues, qui consiste en ce qu'on peut assembler, grtce à la conception unifiée, des valves à actions différentes, mais-aussi un avantage important résidant dans son universalité et ses fonctions multiples en cas du montage dans les lignes hydrauliques des systèmes de commande. Ce dernier avantage est surtout important pour l'emploi de la valve dans des ensembles peu encombrants, d'une grande importance, par exemple dans les appareils volants. On donne ci-après les diverses variantes d'action de la valve en fonction des modes d'emploi. Parmi les variantes d'emploi de la valve envisagée on peut citer : - le fonctionnement pour la commande du mouvement d'un mécanisme opératoire de sortie avec obtention de la vitesse requise de déplacement ; - le fonctionnement pour la commande des éléments intermédiaires dans les systèmes asservis ; - le fonctionnement dans les systèmes hydrauliques dans un but d'alimentation d'appoint en fluide moteur de l'enceinte du mécanisme opératoire - le fonctionnement dans les systèmes hydrauliques pour l'arrêt de l'organe oépratoire dans n' importe quelle position intermédiaire - le fonctionnement commun d'une paire de valves de types différents pour l'obtention de la loi nécessaire de mouvement du mécanisme opératoire ; - le fonctionnement dans les systèmes hydrauliques en régime du clapet antiretour. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés-u'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Valve à au moins un élément d'arrêt en forme de bille, du type comportant un corps suivant l'axe duquel sont disposés deux sièges pour lesdites billes, qui sont déplaçables à partir d'une commande et par l'intermédiaire d'un poussoir de manière à ce que le courant de fluide moteur entrant dans la valve soit dirige soit de la source de fluide sous pression vers l'utilisateur, soit de l'utilisateur vers l'évacuation, en passant par des canaux ménagés dans le corps de la valve, caractérisée en ce que dans le corps de la valve, suivant l'axe de celui-ci, sont placés coaxialement deux gobelets ou boitards identiques dont les fonds respectifs comportent chacun un orifice central dont les bords servent respectivement de sièges pour les éléments d'arrêt en forme de bille, lesdits boitards ou gobelets étant adaptés pour être montés de manière que leurs fonds soient orientés soit l'un vers l'autre soit en sens contraires, et étant munis de joints d'étancheité annulaires qui, dans n'importe ruelle position desdits costards, partagent ltenceinte intérieure du corps de valve en trois chambres, dont une chambre d'entrée recevant le fluide moteur, une chambre de sortie communicuant avec l'utilisateur, et une chambre d'évacuation pour la vidange du fluide moteur depuis l'utilisateur. 2. Valve à au moins un élément d'arr8t en forme de bille suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'en régime de fonctionnement "normalement fermé'l de ladite valve, lesdits gobelets ou costard sont disposés de manière que leurs fonds respectifspourvus desdits sièges soient orientés en sens contraires et qu'avec lesdits sièges coopèrent des billes disposées extérieurement auxdits boftards, dans des cages de centrage, l'une desdites billes, la plus proche de l'entrée, recevant le courant de fluide moteur dans la direction du siège, tandis que ltautre bille bute contre la tige de la commande et coopère avec le poussoir transmettant le mouvement axial de la tige de commande à la première bille mentionnée. 3. Valve à élément d'arrêt en forme de bille suivant la revendication 1, caractérisée en ce que dans la position "normalement ouverte" de la valve lesdits boftards sont orientés par leurs fonds l'un vers l'autre, et entre les sièges est disposée une bille placée dans une cage et se trouvant en contact opérationnel avec la tige de commande. t. Valve à élément d'arrêt en forme de bille, suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que sur la tige de la commande est monté un ressort poussant la tige vers 1 bille, dans la direction du siège, en assurant, de cette façon, un contact fiable entre la tige et la bille. 5. Valve à éléments d'arrêt en forme de bille suivant l'une des revendications 2 et 4, caractérisée en ce que la bille la plus proche de l'entrée de la valve se trouve en contact avec un élément élastique appliquant la bille contre le siège et contre le poussoir. 6. Valve à élément d'arrSt en forme de bille suivant l'une des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que du côté du canal d'amenée du fluide moteur danse boftard est monté un éliment élastique poussant la bille vers l'ouverture. 7. Valve à au moins élément d'arrêt en forme de bille suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ladite cage est montée avec possibilité de remplacement rapide dans l'espace où elle est serrée entre le costard et un élément de butée voisin, chaque cage permettant seulement des déplacements axiaux limités de la bille qui y est placée.