Brevet FR2406769A1 — publié le 19790518

L'invention est relative aux dispositifs du genre de ceux qui permettent d'éviter les surpressions dans un circuit hydraulique et d'assurer une réalimentation en fluide de ce circuit. L'invention a pour but, surtout, de rendre ces dispositifs tels qu'ils répondent mieux que jusqu' présent aux diverses exigences de la pratique et notamment tels qu'ils permettent, sous un encombrement réduit, d'assurer les fonctions de limitation de la surpression et de réalimentation, tout en offrant des sections de passage suffisantes au-fluide, et tout en restant d'une construction simple. Selon l'invention, un dispositif du genre en question est caractérisé par le fait qu'il comprend un ensemble mobile formé par une soupape, comportant une tête et une queue, disposée dans un clapet creux muni d'un siège pour la soupape le diamètre extérieur du clapet étant supérieur au diamètre du siège de la soupape, cet ensemble mobile étant propre d commander une mise en communication d'une zone d'utilisation du circuit hydraulique, et généralement sous pression, à une zone, notamment reliée à un réservoir, qui n'est pas sous pression, le susdit ensemble mobile pouvant se déplacer entre une première position dans laquelle le clapet est en appui contre une première butée, tandis que la soupape peut s'écarter du clapet afin de permettre .une réalimentation en liquide de la zone d'utilisation, et une seconi position dans laquelle l'extrémité de la queue de la soupape éloignée de la tête est en appui contre une seconde butée, le clapet pouvant alors se déplacer de manière à permettre une évacuation du liquide sous pression de la zone d'utilisation vers le réservoir, en vue d'éviter une surpression dans la zone d'utilisation, des premiers moyens élastiques étant propres à solliciter la soupape vers le siège du clapet, et des seconds moyens élastiques étant prévus pour solliciter le clapet en direction de la susdite première butée. De préférence, le clapet creux a une forme tubulaire cylindrique de révolution et comporte, à une extrémité, une ouverture axiale autour de laquelle est prévu le .siège de la soupape et, à son autre extrémité, un aIésage pour le guidage en coulissement de la queue de soupape, ce clapet comportant au moins une ouverture dans sa paroi périphérique pour mettre en communication son volume intérieur avec l'extérieur. L'ensemble formé par la soupape et le clapet creux est avantageusement disposé dans une chemise, notamment monobloc, fermée à son extrémité éloignée de la tête de soupape et comportant, à cette extrémité -fermée, la deuxième butée pour la queue de soupape, tandis que la première butée, pour le clapet creux, est prévue vers l'autre extrémité de la chemise, et est notamment formée par un épaulement faisant saillie radialement vers l'intérieur de la chemise. La chemise comporte de préférence un filetage extérieur de telle sorte que cette chemise équipée de l'ensemble du clapet et de la soupape forme une cartouche propre à être vissée, de manière étanche, dans un orifice taraudé d'un appareil du circuit hydraulique et de-manière que la tête de soupape soit sensiblement tangente à un conduit d'écoulement de fluide, sans traverser ce conduit. Les premiers moyens élastiques, sollicitant la soupape, sont avantageusement constitués par un ressort placé, du côté opposé.à la tête de soupape, entre le clapet et un épaulement lié à l'extrémité de la queue de soupape située hors du clapet. Les seconds moyens élastiques prévus pour agir sur le clapet sont formés, de préférence, par un second ressort disposé entre le clapet et l'extrémité fermée de la chemise,notamment fermée par un bouchon d'obturation de la chemise ; des cales de réglage de la tension de ce ressort peuvent être prévues entre ltextrémité fermée de la chemise et une extrémité du ressort. La susdite deuxième butée propre à coopérer avec l'extrémité de la queue de soupape a, de préférence, une forme bombée. Cette butée peut être constituée par une bille sertie à l'intérieur d'un logement, prévu à l'extrémité fermée de la chemise. Le clapet creux comporte une cavité intérieure cylindrique dont le diamètre est largement supérieur au diamètoede la queue de soupape traversant cette cavité, notamment au moins deux fois plus grand que ce diamètre, de telle sorte qu'une section de passage suffisante soit offerte au liquide circulant dans la cavité autour de la queue de soupape. Toutes les pièces du dispositif sont avantageusement de révolution de telle sorte qu'elles peuvent être obtenues par tournage. L'invention consiste, mises à part les dispositions expo sées ci-dessus, en certaines autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos de modes de réalisation particuliers décrits avec référence au dessin ci-annexé, mai-s qui ne sont nullement limitatifs. La figure 1 de ce dessin est une coupe axiale d'un dispositif selon l'invention,représenté, pour la demi-coupe supérieure, dans la position de marche en surpression et, pour la demi-coupe inférieure, en position de marche en réalimenta- tion. La figure 2, enfin, montré une variante de la figure la En se reportant au dessin, on peut voir un dispositif 1 pour éviter les surpressions dans un circuit hydraulique 2, et pour Qsurer la réalitentation en fluide de ce circuit. Dans l'exemple représente, le dispositif 1 est monté dans un organe de distribution D hydraulique, schématiquement représenté en trait mixte ; le dispositif 1 est placé à la hauteur d'un conduit de raccordement P à un appareil d'utilisation, tel qu'un vérin hydraulique. Ce conduit P appartient donc au circuit hydraulique en question et constitue une zone d'utilisation généralement sous pression. Le dispositif 1 comprend un ensemble mobile E formé par une soupape 3 disposée dans un clapet creux 6. La soupape 3 comporte une tête 4 et une queue 5 ; le clapet creux 6 est muni d'un siège 7 pour la tête de soupape 4 qui peut s'appliquer de manière étanche contre ce siège. Le diamètre extérieur a du clapet est supérieur au diamètre b du siège de la soupape et de la tête de soupape ; plus préci sément b désigne le diamètre extérieur de la surface de contact, assurant l'étanchéité, entre la tête de soupape et le siège du clapet. L'ensemble mobile E est propre à commander une mise en communication de la zone d'utilisation P du circuit hydraulique, généralement sous pression, avec une zone T reliée à un réservoir qui n'est pas sous pression. Cette zone T est formée avantageusement par un conduit de raccordement au bac, ou réservoir. Le susdit ensemble mobile E peut se déplacer entre une première position, représentée sur la demi-coupe inférieure de la figure 1 et une secondeposition représentée sur la demi-coupe supérieure de la figure 1. Dans la première position de l'ensemble E, le clapet 6 est en appui contre une première butée 8 tandis que la soupape 3 peut s'écarter du clapet pour permettre une réalimentation en liquide de la-zone d'utilisation P, à partir de la zone T, suivant la flèche f1 de la figure 1. Comme expliqué plus loin, ce cas correspond par exemple à une mise en dépression (excep tionnelle)-de la zone P. Dans la secondeposition de l'ensemble E (demi-coupe supérieure de la figure 1) l'extrémité de la queue 5 de la soupape éloignée de la tête 4 est en appui contre une seconde butée 9, et le clapet 6 peut alors se déplacer de manière à permettre une évacuation de liquide sous pression de la zone P vers la zone T et le réservoir en vue d'éviter une surpression. L'écoulement est figuré par la flèche f2. Des premiers mayens élastiques 10 sont propres à solliciter la tête de soupape 4 vers le siège 6 du clapet, tandis que des seconds moyens élastiques Il sont prévus pour solliciter le clapet 6 en direction de la première butée 8. Le clapet creux 6 a une forme tubulaire cylindrique de révolution et comporte, à une extrémité, une ouverture axiale 12 autour de laquelle est prévu le siège 7 de la soupape. Le clapet comporte, à son autre extrémité, un alésage 13 pour le guidage en coulissement de la queue 5 de la soupape, cette queue faisant saillie hors du clapet. Les premiers moyens élastiques 10 sont constitués par un faible ressort de rappel de la soupape, comprimé entre la paroi frontale d'extrémité du clapet 6 et une rondelle de butée 14 bloquée sur la queue 5 de la soupape, d'un caté par un épaulement de cette queue et, de l'autre c8té par une bague métallique élastique 14a ancrée dans une gorge de la queue de soupape. Le clapet 6 comporte plusieurs ouvertures 15 prévues dans sa paroi périphérique pour mettre en communication son volume intérieur 6a avec l'extérieur. L'ensemble E est disposé dans une chemise 16 cylindrique, monobloc selon le mode de réalisation de la figure 1. Cette chemise 16 est fermée, à son extrémité éloignée de la tête de soupape, par un bouchon 17, fileté, vissé dans l'extrémité taraudée de la chemise 16 et bloqué de manière étanche contre un joint métallique 18. L'étanchéité de la chambre interne d de la chemise 16 vers l'extérieur est donc assurée par ce bouchon. La première butée 8 est formée par un épaulement radial, faisant saillie vers l'intérieur, de la chemise 16 du côté de son extrémité éloignée du bouchon 10, tandis que le clapet 6 comporte un épaulement radial extérieur 19 propre à coopérer avec cette butée. Les seconds moyens élastiques Il sollicitant le clapet sont formés par un ressort en hélice comprimé entre le clapet et le bouchon 17. Des cales de réglage 20 de la tension du ressort 11 sont prévues entre ce ressort et le bouchon 17. La force du'ressort 11 est supérieure à celle du ressort 10. La butée 9 pour la queue 5 de soupape est portée par le bouchon 17. Cette butée a une forme bombée de manière à éviter le braquage, ctest-à-dire une mise en biais,de la soupape sous l'action des efforts dus à la pression. La butée 9 est avantageusement réalisée par une bille sertie dans un logement 21 prévue à l'extrémité d'un prolongement cylindrique 22, de plus faible diamètre du bouchon 17. Ce prolongement 22 s'engage à l'intérieur des spires du ressort Il et sert également de guidage à l'extrémité de ce ressort ; les cales de réglage de la tension du ressort Il sont elles-mêmes engagées autour du prolongement -22. Le coulissement étanche du clapet 6 à l'intérieur de la chemise 16 est réalisé, au voisinagedela tête de soupape 4, par un joint torique 23 logé dans une gorge de la chemise et coopérant avec une bague anti-extrusion 24. Le montage étanche de la chemise 16 dans l'organe de distribution D est assuré, du côté de la zone P, par un joint métallique 25 et, vers l'extérieur, par un joint torique 26. La chemise 16 comporte, dans sa paroi périphérique, des ouvertures 27 mettant en communication une chambre annulaire 28, prévue à l'intérieur de la chemise et dans laquelle débouchent les orifices 15 du clapet, avec la zone T. Le dispositif d'étanchéité formé par 23, 24, est situé entre l'extrémité de la chemise et les orifices ou ouvertures 15, 27. La chambre d est raccordée par un canal 29 de section réduite, formant diaphragme, au conduit de retour T, en aval des orifices de passage 15 et 27 suivant le sens de la flèche f2. Il convient de remarquer que la cavité intérieure 6a du clapet a un diamètre h largement supérieur au diamètre 1 de la queue de soupape ; le diamètre h est avantageusement au moins deux fois plus grand que I de telle sorte qu'une section de passage suffisante soit offerte au liquide circulant dans la cavité 6a autour de la queue de soupape. A titre d'exemple, non limitatif, on peut indiquer que h est de l'ordre de 13 mm et I de l'ordre de 6 mmO pour un type de dispositif. La chemise 16 équipée de l'ensemble E forme une cartouche qui, grâce à un filetage extérieur 30 prévu sur la chemise 16, peut être vissée dans un orifice taraudé d'un appareil de circuit hydraulique. La tete de soupape 4, comme visible sur le dessin, est sensiblement tangente à un conduit d'écoulement de fluide sans traverser complètement ce conduit. Selon une variante représentée sur la figure 2, la chemise 16, au lieu d'être monobloc est réalisée en deux parties 16a, 16b. Sur la figure 2, on n'a représenté que l'extrémité filetée de la partie 16a située vers la tête de soupape ; le reste i la partie 16a est semblable à la partie correspondante de la chemise de la fig. 1. La partie 16b indépendante de 16a, -est bloquée lors du vissage de la partie 16a, contre le joint métallique 25 lui-même arrêté par un épaulement prévu dans l'organe de distribution D.Une saignée 29a ,de section réduite, est prévue dans la partie 16b pour jouer un rôle semblable au canal de section réduite 29 de la figure 1, c'est-à-dire pour mettre en communication la chambre d de la chemise 16 avec la canalisation T en aval des orifices 15 et 27 suivant le sens de la flèche f2. Les autres éléments semblables à ceux de la figure 1 déjà décrits, sont désignés,sur la figure 2, par les mêmes références numériques. Il convient de remarquer que, dans le mode de réalisation de la fig. 2, il est possible d'introduire les pièces telles que les ressorts 10, 11, à l'intérieur de la partie 16a par l'extrémité destinée à venir en appui contre la partie indépendante 16b. De ce fait, l'autre extrémité & la partie 16a peut être soit fermée de la manière représentée sur la fig. 1, soit, plus simplement, fermée par une paroi transversale faisant partie intégrante qe la paroi cylindrique de la chemise. Dans le cas où ladite extrémité est ainsi fermée par une paroi transversale, le prolongement 22, représenté sur la fig. 1, n'est plus solidaire de ladite paroi transversale mais est solidaire d'un disque de centrage qui est simplement en appui contre la paroi transversale. Ceci étant, le fonctionnement du dispositif conforme à l'invention est le suivant. Lorsqu'il n'y a pas & pression dans la zone d'utilisation P, le clapet 6 est poussé par le ressort Il (vers la gauche suivant le dessin) de telle sorte que l'épaulement 19 vienne en appui contre la butée 8, ce qui correspond à la première position de l'ensemble E, représentée dans la demi-coupe inférieure des fig. 1 et 2. La tête 4 de la soupape 3 est normalement maintenue en appui contre le siège 7 par l'action du ressort de rappel 10 et l'extrémité de la queue 5 de soupape tournée vers la bille formant butée 9 n'est pas au contact de cette bille. Si une dépression vient à se produire dans la zone P, la soupape 3 se déplace de la droite vers la gauche des fig. 1 ou 2 en comprimant le ressort 10, de telle-sorte qu'une réalimentation en liquide de la zone en dépression P soit assurée par la canalisation T. L'écoulement de fluide s'effectue alors suivant le sens de la flèche f1 comme montré sur la demi-coupe inférieure des figures 1 et 2. Les sections de passage offertes au liquide assurant la réalimentation de la zone P sont importantes par suite de la grande section intérieure du clapet tubulaire 6, de telle sorte qu'une réalimentation efficace est assurée. Lorsqu'une pression s'établit en P, la soupape 3 se ferme et sa tête 4 vient en appui de manière étanche contre le siège 7 du clapet. L'action de la pression sur la tête de soupape et sur le clapet provoque le déplacement,xers la droite quand on regarde la figure 1, de l'ensemble E, à l'encontre du ressort 11, jusqu'à ce que l'extrémité dela queue 5 de la soupape vienne en appui contre la bille 9. Lorsque la queue 5 est en appui contre la bille 9, la somme des forces exercées par le ressort Il et le ressort 10 sur le clapet 6 va équilibrer l'action du liquide sous pression agissant uniquement sur la section différentielle du clapet 6, c'est-à-dire sur la couronne circulaire dont le diamètre extérieur est a et le diamètre intérieur est b. Lorsque l'action de la pression en P sur la section différentielle du clapet 6 devient égale à la somme des efforts antagonistes exercés par les ressorts Il et 10, le clapet 6. se.déplace vers la droite de la figure 1. La soupape 3 étant en appui contre la bille 9 reste, par contre, immobile. Ainsi, le siège 6 du clapet s'écarte de la tête de soupape 4 et un passage est offert au liquide sous pression pour s'écouler de P vers T suivant la flèche f2 ce qui permet de prévenir la surpression. Les éventuelles réactions du clapet 6 sont temporisées par les frottements du joint 23 et par le refoulement de l'huile contenue dans la chambre d à travers le canal de faible section 29 (ou 29a). Du fait que ce canal 29 est raccordé à l'échappement T en aval des orifices 15, 27, selon le sens de la flèche f2, on évite de transmettre à la chambre d la perte de charge variable produite par.le passage de l'huile à travers ces orifices 15et27. Lorsque la pression P reprend sa valeur normale, les ressorts 10 et Il repoussent le clapet 6 contre la tête 4 de soupape.et appliquent le siège 7 de manière étanche contre cette tête. L'ensemble E est à nouveau étanche. Le dispositif conforme à l'invention permet donc d'assurer, sous un encombrement réduit, les fonctions de limitation de la surpression et de réalimentation. Le dispositif est d'une construction simple et sa mise en place dans le circuit hydraulique est particulièrement rapide. Le dispositif, formant cartouche, au lieu d'être monté dans un organe de distribution tel que D, peut être monté dans une botte rapportée sous ou sur le distributeur et raccordée au circuit de commande ou de retour par des conduits appropries. Le dégagement des conduits de raccordement au vérin est assuré dans de bonnes conditions puisque la soupape 3 est sensiblement tangente à ces conduits et ne les traverse pas. La forme tubulaire du clapet 6 offre des sections de passage importantes et les plus directes possibles notamment lors de la marche enréalimentation. Le dispositif est d'un bas prix de revient, notamment grâce à l'utilisation de pièces de révolution, pouvant être obtenues par tournage. Le dispositif de l'invention s'applique aux circuits hydrauliques engénéral et, plus particulièrement, aux distributeurs hydrauliques pour engins de travaux publics. REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour éviter les surpressions dans un circuit hydraulique et pour assurer une réalimentation en fluide de ce circuit, caractérisé par le fait qu'il comprend un ensemble mobile formé par une soupape, comportant une tête et une queue, disposée dans un clapet creux muni d'un siège pour la soupape, le diamètre extérieur du clapet étant supérieur au diamètre du siège de la soupape, cet ensemble mobile étant propre à commander une mise en communication dune zone d'utilisation du circuit hydraulique, i généralement sous pression, à une zone, notamment reliée à un réservoir, qui n'est pas sous pression, le susdit ensemble mobile pouvant se déplacer entre une première position dans laquelle le clapet est en appui contre une première butée, tandis que la soupape peut s'écarter du clapet afin de permettre une réalimentation en liquide de la zone d'utilisation, et une seconde position dans laquelle ltextrémité de la queue de la soupape éloignée de la tête est en appui contre une seconde butée, le clapet pouvant alors.se déplacer de manière à permettre une évacuation du liquide sous pression de la zone d'utilisation vers le réservoir, en vue d'éviter une surpression dans la zone d'utilisation, des premierSmoyens élastiques étant propres à solliciter la soupape vers le siège du clapet, et des seconds moyens élastiques étant prévus pour solliciter le clapet en direction de la susdite première butée. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le clapet creux a une forme tubulaire cylindrique de révolution et comporte, à une extrémité, une ouverture axiale autour de laquelle est prévu le siège de la soupape, et, à son autre extrémité, un alésage pour le guidage en coulissement de la queue de soupape, ce clapet comportant au moins une ouverture dans sa paroi périphérique pour mettre en communication son volume intérieur avec ltextérieur. 3.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que leensemble formé par la soupape et le clapet creux est disposé dans une chemise, notamment monobloc, fermée à son extrémité éloignée de la tête de soupape et comportant, à cette extrémité fermée, la deuxième butée pour la queue de soupape, tandis que la première butée, pour le clapet creux, est prévue vers l'autre extrémité de la chemise, et est notamment formée par un épaulement faisant saillie radialement vers l'intérieur de la chemise. 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la chemise comporte un filetage extérieur de telle sorte que cette chemise équipée de l'ensemble du clapet ét de la soupape forme une cartouche propre à être vissée,de manière étanche, dans un orifice taraudé d'un appareil du circuit hydraulique, et de manière que la tête de soupape soit sensiblement tangente à un conduit d'écoulement de: fluide, sans traverser ce conduit. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les premiers moyens élastiques sollicitant la soupape sont constitués par un ressort placé du c6té opposé à la tête de soupape, entre le clapet et un épaulement lié à l'extrémité de la queue de soupape située hors du clapet. 6.- Dispositif selon la. revendication 3 ou selon l'ensemble de la revendication 3 et de l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que les seconds moyens prévus pour agir sur le clapet sont formés par un second ressort disposé entre le clapet etl"extrémité fermée de la chemise, des cales de réglage de la Lension du ressort pouvant être prévues entre une extrémité du ressort et ladite extrémité fermée de la chemise. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la deuxième butée, propre à coopérer avec ltextrémité de la queue de soupape, a une forme bombée. 8.- Dispositif selon l'ensemble des revendications 3 et 7, caractérisé par le fait que la deuxième butée est constituée par une bille sertie à l'intérieur d'un logement prévu à l'extrémité fermée de la chemise. 9.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le clapet creux comporte une cavité intérieure cylindrique dont le diamètre est largement-supérieur au diamètre de la queue de soupape traversant cette cavité, notamment au moins deux fois plus grand que ce diamètre, de telle sorte qu'une section de passage suffisante soit offerte au liquide circulant autour de la queue de soupape. 10.- Dispositif selon la revendication 3 ou selon l'ensemble de la revendication 3 et de l'une quelconque des revendications 4à7 caractérisé par le fait que la chemise comporte une chambre dans laquelle sont logés les seconds moyens élastiques prévus pour agir sur le clapet, et dans laquelle fait saillie la queue de soupape, cette chambre étant reliée par un canal de faible section à une canalisation elle-même reliée au réservoir, ledit canal de section réduite étant situé en aval d'orifices prévus dans les parois périphériques du clapet et de la chemise, suivant le sens d'écoulement allant de la zone d'utilisation vers le réservoir. 11.- Dispositif selon la revendication 3 ou selon l'ensemble de la revendication 3 et de l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisé par le fait qu'un dispositif d'étanchéité, comprenant un joint torique et une bague anti-extrusion est prévu entre la chemise et le clapet creux, ce dispositif d'étanchéité étant situé axialement au voisinage dela tête de soupape et étant compris entre l'extrémité de la chemise et les orifices prévus dans la paroi-périphérique de cette chemise.