Brevet FR2428777A1 — publié le 19800111

On connut déjà des clapets à ouverture commande et progressive. De tels clapets connus sont peu souvent adoptes car ils présentent de nombreux inconvénients : pour certains clapets, ce sont une constitution complexe incluant de nombreuses petites pieces, un re- glage de fonctionnement délicat en raison des variations de la structure du clapet assemble provoquées par les tolérances d'usinage de ces nombreuses pièces, un encombrement du clapet souvent dû à la succession du clapet principal et de son dispositif de commande ; pour certains autres clapets, on note une utilisation de diaphragmes de faibles dimensions pour obtenir un fonctionnement exempt de vibrations, mais nécessitant par ailleurs une perfection de propreté difficile à obtenir du circuit de commande, et entraînant des temps de réponse longs, et, un début d'ouverture du clapet fonction de la pression d'utilisation, ce qui est une gêne à la synchronisation du fonctionnement de plusieurs clapets. Pour remédier à ces divers inconvénients, il faut concevoir un clapet nouveau par sa commande d'ouverture, et notamment par la commande du début de son ouverture, par sa compacité, par sa facilité de montage et de réglage, et par son aptitude à permettre le passage de grands débits sans pertes de charge importantes. C'est le but de l'invention de proposer un tel nouveau clapet constitué par - un corps de clapet, - un siege de clapet solidaire dudit corps, - un organe d'obturation, qui est monté coulissant dans un alésage ménagé dans ledit corps, qui, dans la configuration de fermeture du clapet, est en appui sur ledit siège et réalise la séparation de deux chambres ménagées dans ce clapet, respectivement, d'admission et d'échappe- ment du fluide, et, qui -omporte un évidement en communication permanente avec ladite chambre d'admission par des trous traversant sa paroi, - un tiroir de pilotage, . qui est contenu dans ledit évidement, . qui est attelé à un dispositif de réglage de sa position, et, qui est susceptible d'etre en appui sur l'organe d'obturation et, dans cette première position et dans ladite configuration de fermeture du clapet, d'isoler entièrement la chambre d'échappement de la chambre d'admission, et, - un organe élastique, qui est attelé entre le corps du clapet et le tiroir, et dont effet, antagoniste de celui dudit dispositif de réglage de posItion, est double, tendant, d'une part, à disposer le tiroir de pilotage dans sa première position, d'autre part, à placer l'organe d'obturation dans sa configuration de fermeture. Dans ce clapet, la paroi de l'organe d'obturation qui, dans ladite configuration de fermeture, coopère à délimiter la chambre d'échappement, est munie d'un trou traversant, qui débouche dans l'évi- dement de l'organe d'obturation, en regard duquel est disposée une extrémité du tiroir de pilotage, et qui est obturé par ledit tiroir de pilotage disposé dans sa première position, étant au contraire dégagé au moins partiellement par ledit tiroir de pilotage dans des deuxièmes positions dans lesquelles ledit dispositif de réglage de position est susceptible de dispcEer ledit tiroir de pilotage. De manière avantageuse, les dispositions suivantes ou certaines d'entre elles sont adoptées - ladite extrémité du tiroir de pilotage est cylindrique, est montée coulissante dans ledit trou et comporte un ou plusieurs conduits qui débouchent, en permanence dans la chambre d'échappement, et, dans chacune desdites deuxièmes positions du tiroir de pilotage, également dans la chambre d'admission - le premier desdits conduits qui débouche dans la chambre d'admission, n'y débouche que pour une desdites deuxièmes positions du tiroir de pilotage écartée de ladite première position par une translation déterminée non nulle ;; - une desdites deuxièmes positions du tiroir de pilotage, dite deuxième position extrême, est réalisée après un déplacement dudit tiroir de pilotage depuis sa première position le mettant en appui sur une butée de limitation de son déplacement, qui est solidaire de l'organe d'obturation - le corps comporte au moins deux parties -un bloc dans lequel est ménagé ledit alésage, et, un couvercle de cet alésage, fixé sur ledit bloc par des moyens d'une fixation amovible-, cependant que la totalité des éléments constitutifs du clapet, autres que le corps de clapet, est contenue à l'intérieur du cylindre défini par l'alésage, de sorte que l'extraction de l'organe d'obturation hors de l'alésage consécutive à l'enlèvement du couvercle, réalise l'extraction de ladite tatalité des éléments du clapet - ledit dispositif de réglage de la position du tiroir de pilotage est constitué par un vérin à fluide, dont l'organe mobile est attelé audit tiroir de pilotage - ce vérin à fluide est contenu dans le couvercle du corps du clapet ; - ladite paroi de 11 organe d'obturation, qui, dans la configuration de fermeture, coopère à délimiter la chambre d'echappement, ne comporte aucun prolongement de guidage contenu dans ladite chambre d'échappement pour chacune des configurations possibles du clapet. L'invention sera mieux comprise, et des caractéristiques secondaires et leurs avantages apparaîtront au cours de la description de réalisations donnée ci-dessous à titre d'exemple. Il est entendu que la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif. Il sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure est une coupe axiale d'un clapet conforme à l'invention dans sa configuration de fermeture ; - la figure 2 est une vue partielle en coupe du clapet de la figure 1 dans une configuration de début d'ouverture ; - la figure 3 est une coupe analogue à celle de la figure 2, du même clapet, dans une configuration d-'ouverture ultérieure au début d'ouverture ; - les figures 4 et 5 sont des vues de variantes de réalisation de l'extrémité du tiroir de pilotage du clapet des figures I à 3 ; et, - la figure 6 est un graphique explicitant le fonctionnement du clapet des figures 1 à 3. Le clapet de la figure I est constitué par un bloc 1, qui est muni d'un siège 2 et qui comporte un alésage 3. Un couvercle amovible 4 obture l'orifice d'entrée 5 de l'alésage 3 et est fixé par des vis 6 sur le bloc 1. Un organe d'obturation 7 comporte une face externe cylindrique 8 qui en réalise le montage à coulissement dans l'alésage 3. Une extrémité de l'organe d'obturation 7 est conformée en une paroi 9, sensiblement perpendiculaire à l'axe 10 de l'alésage 3, et dont la face externe 11 se raccorde par une surface conique 12 avec la face externe cylindrique 8. La surface conique 12 est adaptée pour être mise en appui sur le siège 2 de manière étanche. Par ailleurs, un tiroir de pilotage 13 est monté coulissant dans un alésage 14 du couvercle 4, comporte un nez 15, lui-meme monté coulissant dans un trou 16 qui traverse la paroi 9, les coulissements du tiroir 13 et de son nez 15 étant parallèles à l'axe 10. L'organe d'obturation 7 comporte un évidement 17 qui débouche à l'opposé de la paroi 9 dans l'alésage 3. Cet évidement 17 contient une partie du tiroir de pilotage 33, ainsi qu'un épaulement 18 solidaire dudit tiroir de pilotage 13 et qu'un ressort 19 coaxial a l'axe 10.Le ressort 19 est dispose entre le couvercle 4 et l'épaulement 18 et a le premier effet de pousser la face 20 de l'épaulement 18, qui est disposée en regard de la face 21 de la paroi 9, vers cette face 21 et ainsi de mettre en appui l'une sur autre ces deux faces, et, le second effet, de pousser le nez 15 dans le trou 16. Une butee 22, fixée sur la face interne de l'évidement 17, limite le débattement relatif du tiroir de pilotage 13 par rapport à l'organe d'obturation 7 à une valeur d. Dans la configuration de la figure 1, la surface conique 12 est en appui étanche sur le siège 2, et, la face 20 de l'epaulement 18 est également en appui sur la face 21 de la paroi 9. L'organe d'obturation 7 isole l'une de l'autre une chambre 23 d'admission du fluide sous pression et une chambre 24 d'échappement du fluide vers (38) un réservoir 25 de fluide sans pression. La chambre d'échappement 24 est délimitée par un alésage 26 et par la face 11 de la paroi 9. La partie inférieure de l'organe d'obturation 7 est contenue dans la chambre d'admission 23. Des orifices 27 traversent cette partie inférieure et relient en permanence l'évidement 17 à la chambre d'admission 23. L'alésage 14 du couvercle 4 débouche dans un autre alésage 28, qui constitue le cylindre d'un vérin hydraulique, dans lequel un piston 29 est monté coulissant. Ce piston 29 est fixé (30) sur l'extrémité du tiroir de pilotage 13 qui est opposée à l'épaulement 18 et délimite avec l'alésage 28 et le fond du couvercle 4 une chambre 31 dans laquelle débouche un conduit 32 raccordé à un distributeur de fluide à trois positions 33. L'admission d'un fluide sous pression dans la chambre 31 a un effet antagoniste de celui du ressort 19 et tend à extraire le nez 15 hors du trou 16. Le piston 29 délimite dans l'alésage 28 une autre chambre 34, qui est obturée par une plaque d'obturation 35 vissée (36) sur le couvercle 4 et qui, par un conduit 37 central, traversant le tiroir de pilotage 13, est reliée en permanence à la chambre d'échappement 24. A noter que le conduit 37 traverse le nez 15 du tiroir de pilotage 13 et que des trous 39 relient la face cylindrique 46 externe du nez 15 au conduit 37, en étant disposés radialement par rapport à l'axe 10 et en ayant leurs génératrices supérieures contenues dans un plan P écarté d'une distance e de la face 21 de la paroi 9 (et, en l'espèces de la face 20 de l'épaulement 18 qui est en appui sur ladite face 21). En outre, une pompe 40 de fluide de pilotage est reliée par son conduit d'aspiration 41 au réservoir 25 et par son conduit de refoulement 42 au distributeur 33. Un conduit 43 relie ce distributeur 33 au réservoir 25. Les trois positions du distributeur 33 correspondent - la première position, à la mise en communication des conduits 32 et 42, et, à l'obturation du conduit 43 - la deuxième position, à la mise en communication des conduits 42 et 43, et, à l'obturation du conduit 32 ; et, - la troisieme position, à la mise en communication des conduits 32, 42 et 43. La figure 2 représente le même clapet, mais dans une deuxième position relative du tiroir de pilotage 13 par rapport à l'organe d'obturation 7. La surface conique 12 de l'organe d'obturation 7 est restée en appui sur le siège 2 ; par contre, le fluide sous pression qui a éte introduit dans la chambre 31, a eu pour effet de déplacer d'une translation E supérieure à la distance e le tiroir de pilotage 13 par rapport audit organe d'obturation. La communication est, de ce fait, établie entre l'évidement 17 et le conduit 37 par l'intermédiaire de trous 39. Le fluide contenu dans la chambre d'admission 23 peut s'écouler vers la chambre d'échappement 24 en suivant les flèches F, à travers les orifices 27 et 39, et le conduit 37. La figure 3 représente le clapet des figures i et 2, mais dans une troisième position relative des pièces mobiles - d'une part, la face arrière 44 de l'épaulement 18 est en appui sur la butée 22, de sorte que les trous 39 sont entièrement découverts, le tiroir de pilotage 13 ayant subi une translation relative L par rapport à l'organe d'obturation 7 qui est supérieure à la fois à e et à E ; - d'autre part, l'organe d'obturation a lui-même été déplacé et la surface conique 12 n'étant plus en appui sur le siège 2, un passage 45 relie directement les chambres d'admission 23 et d'échappement 24.Le fluide peut, de ce fait, s'écouler de la chambre d'admission 23 vers la chambre d'échappement 24 en suivant les flèches G, traversant les orifices 27, ltevidement 17 et les orifices 39 ainsi que le passage 45 en suivant les flèches H. Les figures 4 et 5 montrent des variantes de realistion du nez 15 du tiroir de pilotage 13, dans lesquelles ce nez 15 ne comporte plus de trous 39, mais des rainures 47 qui débouchent dans la face cylindrique externe 46 du nez et qui ont des formes étudiées, mais classiques en elles-memes, pour établir une communication progressive entre l'évidement 17 et la chambre d'échappement 24 lorsque la translation relative du tiroir de pilotage 13 par rapport à l'organe d'obturation 7 est supérieure à e. Enfin, la figure 6 représente la variation du débit Q de fluide s'écoulant de la chambre d'admission vers la chambre d'échappement en fonction de la pression p du fluide de pilotage contenu dans la chambre 31. La courbe de variation C comporte les cinq tronçons successifs suivants, qui se raccordent continument - tronçon C1 (débit nul), correspondant à la configuration de la figure 1, d'appui de la surface conique 12 sur le siège 2, et, d'obturation par la paroi du trou 16, des trous 39, ou des rainures équivalents 47 tronçon C2, correspondant à la configuration de la figure 2, d'appui de la surface conique 12 sur le siège 2, mais, cette fois, de découverte progressive des trous 39, ou des rainures 47, - tronçon C3, correspondant à une configuration de fonctionnement instable de début de décollage de la surface conique 12 du siège 2 - tronçon C4, d'ouverture proprement dite du clapet, avec création du passage 45 (figure 3), progressivement ouvert, jusqu'au recul extrême de l'organe d'obturation 7, aboutissant au ... - tronçon C , d'ouverture maximale du passage 45 et, 5 bien entendu, à la constance du débit Q, égal au débit maximal, Si les fonctionnements correspondants aux tronçons C1 et C5 sont suffisamment compréhensibles sans explication complémentaire, il n'est, par contre, pas sans intérêt d'étudier ceux relatifs aux tron çons C2 et C4, et la phase de fermeture du clapet. Le long du tronçon C2, le fonctionnement est celui dans lequel le tiroir de pilotage 13 prend une position d'équilibre sous les actions du ressort 19 et du fluide de pilotage contenu dans la chambre 31 (distributeur 33 dans sa première, ou éventuellement, sa deuxième position). A cette position d'équilibre, correspond une section de passage déterminée de la partie découverte des trous 39, et donc un débit Q bien déterminé. Le long du tronçon C4, on constate un autre équilibre stable du tiroir de pilotage 13, et la création d'une position d'équilibre également stable de l'organe d'obturation 7 sous l'effet des pressions des fluides contenus dans l'évidement 17 et dans la chambre d'admission 23. Celui de la chambre d'échappement a une pression sensiblement nulle (réservoir 25). A noter que l'organe d'obturation 7 ne s ouvre que progressivement (passage 45), car l'ouverture complète provoquerait la fermeture des trous 39 par la paroi du trou 16, et donc une diminution du débit Q. L'organe d'obturation 7 suit le déplacement du tiroir de pilotage 13. Celui-ci commande donc bien le choix de la valeur du débit Q. La fermeture s'effectue simplement. La mise en place du distributeur 33 dans sa troisième position annule la pression dans la chambre 31. Le ressort 19 repousse le tiroir de pilotage 13, provoque l'obturation des trous 39, puis repousse l'organe d'obturation 7 jusqu 'à nouvelle obtention de la configuration de la figure 1. Il faut remarquer la progressivité obtenue aussi bien le long du tronçon C2 (petits-débits Q) que le long du tronçon C4 (grands debits Q). Par tailleurs, sur le plan de la structure du clapet, on note les points suivants : - le réglage du début de l'ouverture du clapet (tronçon C2) est simple et résulte du choix d'une cote unique : e ; - le réglage du débit maximal en fin de tronçon C2 est également simple : mise en appui de l'épaulement 18 sur la butée 22 (cote d) ; - le démontage du clapet pour réglage, ou réparation, et son montage sont simples : l'enlèvement du couvercle 4 provoque l'enle- vement du tiroir de pilotage 13, et permet l'extraction de l'organe d'obturation 7, rendant possible le réglage précis en atelier ; - le débit maximal de fluide (tronçon C5) n'est limité par aucune portion cylindrique de guidage de l'organe d'obturation 7, qui serait introduite dans l'alésage 26 et gênerait en permanence l'écoulement du fluide. L'invention n'est pas limitée aux réalisations décrites, mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient lui être apportées sans sortir de son cadre, ni de son esprit. REVENDICATIONS I - Clapet a ouverture commandée et progressive constitué par - un corps de clapet (1 - 4), - un siège (2) de clapet solidaire dudit corps, - un organe d'obturation (7), qui est monté coulissant dans un alésage (3) ménagé dans lendit corps, qui, dans la configuration de fermeture du clapet, est en appui (12) sur ledit siège (2) et réalise la séparation de deux chambres ménagées dans ce clapet, respectivement, d'admission (23) et d'échappement (24) du fluide, et, qui comporte un évidement (17) en communication permanente avec ladite chambre d'admission (23) par des trous (27) traversant sa paroi, - un tiroir de pilotage (13), . qui est contenu dans ledit évidement (17), qui est attelé (3Q) a un dispositif (29) de re- glage de sa position, et, qui est susceptible d'etre en appui (20) sur l'organe d'obturation - un organe élastique (19), qui est attelé entre le corps (4 - 1) du clapet et le tiroir (13), et dont l'effet antagoniste de celui dudit dispositif (29) de réglage de position, est double, tendant, d'une part, a disposer le tiroir de pilotage (13) dans sa première position, d'autre part, à placer l'organe d'obturation ( dans sa conf i- guration de fermeture, caractérisé en ce que la paroi (9) de l'organe d'obturation (7) qui, dans ladite configuration de fermeture, coopère a délimiter la chambre d'échappement (24), est munie d'un trou traversant (16), qui débouche dans l'évi- dement (17) de l'organe d'obturation (7), en regard duquel est disposée une extremité (15) du tiroir de pilotage (13), et qui est obturé par ledit tiroir de pilotage (13) disposé dans sa première position, étant au contraire dégagé au moins partiellement (39) par ledit tiroir de pilotage dans des deuxièmes positions dans- lesquelles- ledit dispositif (29) de réglage de position est susceptible de disposer ledit tiroir de pilotage. 2 - Clapet selon la revendication-1, caractérisé en ce que ladite extrémité (15) du tiroir de pilotage (13) est cylindrique, est montée coulissante dans ledit trou (16) et comporte un ou plusieurs conduits(39) qui débouchent, en permanence (37) dans la chambre d'échappement (24), et, dans chacune desdites deuxièmes positions du tiroir de pilotage, également dans la chambre d'admission (23). 3 - Clapet selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier desdits conduits (39) qui débouche dans la chambre d'admission (23), n'y débouche que pour une desdites deuxièmes positions du tiroir de pilotage (13) écartée de ladite première position par une translation déterminée non nulle (E). 4 - Clapet selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une desdites deuxièmes positions du tiroir de pilotage, dite deuxième position extrême, est réalisée après un déplacement (L) dudit tiroir de pilotage depuis sa première position le mettant en appui sur une butée (22) de limitation de son déplacement, qui est solidaire de l'organe d'obturation (7). 5 - Clapet selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps comporte au moins deux parties -un bloc (1) dans lequel est ménagé ledit alésage (3), et, un couvercle (4) de cet alésage, fixé sur ledit bloc par des moyens (6) d'une fixation amovible-, cependant que la totalité des éléments constitutifs du clapet (7 - 13 - 29), autres que le corps (1) de clapet, est contenue à l'intérieur du cylindre défini par l'alésage (3), de sorte que l'extraction de l'organe d'obturation (7) hors de l'alésage (3) consécutive à l'enlèvement du couvercle (4), réalise l'extraction de ladite totalité des éléments du clapet. 6 - Clapet selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit dispositif de réglage de la position du tiroir de pilotage est constitué par un vérin à fluide (28 29 - 31), dont l'organe mobile (29) est attelé (30) audit tiroir de pilotage (13). 7 - Clapet selon le groupe des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le vérin à fluide est contenu dans le couvercle (4) du corps du clapet. 8 - Clapet selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite paroi (9) de l'organe d'obturation (7), qui, dans la configuration de fermeture, coopere a de-limi- ter la chambre d'échappement (24), ne comporte aucun prolongement de guidage contenu dans ladite chambre d'échappement pour chacune des configurations possibles du clapet.