Brevet FR2447507A1 — publié le 19800822

La présente invention est relative à une soupape de commande d'ecoulement et plus particulièrement à une soupape destinee.à commander l'écoulement d'un carburant li quïde sous pression élevée, cette soupape étant du type comprenant un obturateur à déplacement axial disposé dans un alésage, un siège défini entre les extrémités de cet alésage, deux chambres situées de part et d'autre du siège et une tête définie sur l'obturateur et destinée à coopérer avec le siège, la première de ces chambres, en service, étant reliée à une source de haute pression et l'autre chambre étant reliée à une conduite de purge, la tête présentant une surface convergente destinée à coopérer avec le siège,.cette surface s'élargissant dans la direction opposée à la première chambre. Dans le but de rendre minimales les forces né cessaes à l'actionnement de la soupape, il est connu de faire en sorte que l'obturateur soit équilibré en pression: Ceci s'obtient en prévoyant sur l'obturateur des surfaces qui sont exposées respectivement aux pressions régnant dans les chambres. La pression agissant sur la première de ces surfaces, qui est exposée à la pression régnant dans la première chambre, produit sur l'obturateur une force qui est opposée à celle produite sur la tête par la pression régnant dans cette première chambre.De même, l'action sur la tête de la pression régnant dans l'autre chambre est équilibrée par l'action sur l'autre desdites surfaces de la pression régnant dans cette seconde èhambre. Si les aires de ces surfaces sont égales aux aires de la tête de soupape, l'obturateur est équilibré en pression lorsqu'il se trouve en position de fermeture, et un effort faible ou nul est nécessaire pour déplacer l'obturateur vers sa position d'ouverture, Lorsqu'une telle soupape est deplacée vers une position d'ouverture, elle présente l'inconvénient que les forces agissant sur l'obturateur ne restent plus égales et que la force résultante a tendance à déplacer l'obturateur ver sa position de fermeture.Le déséquilibre des forces semble être du à la chute de pression le long du trajet d'écoulement délimité entre la tête de soupape et le siège. On pourrait obtenir une compensation, lorsque la soupape est en position d'ouverture, en augmentant l'aire de la tête ou en diminuant l'aire de la première surface exposée à la pression régnant dans la première chambre. Cependant, ceci signifierait que , en position de fermeture, l'obturateur ne serait pas équilibré en pression, de sorte qu'il serait necessaire d'appliquer à l'obturateur des forces considérables pour le maintenir en position de fermeture. L'invention a pour but de fournir une soupape de commande d'écoulement du type précité qui soit simple et commode. L'invention a pour objet une soupape de commande d'écoulement du type précïté qui comprend deux surfaces définies sur l'obturateur de part et d'autre de la tête, ces surfaces étant respectivement exposées aux pressions de liquide régnant dans lesdites chambres de façon à produire sur l'obturateur des forces agissant en sens opposés par rapport aux forces produites sur la tête par les pressions régnant dans ces chambres, la première de ces surfaces, qui est exposée à la pression régnant dans ladite première chambre, ayant une aire à peu près égale à l'aire de la tête exposée à la pression régnant dans cette première chambre et l'aire de l'autre surface, qui est exposée à la pression régnant dans l'autre chambre, étant supérieure à l'aire de la tête exposée à la pression régnant dans cette autre chambre, des moyens étant prévus pour limiter le débit d'écoulement de liquide quittant ladite autre chambre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple-non limitatif et en regard du dessin annexé, sur lequel: la Fig. 1 est une vue latérale en coupe d'une soupape connue; la Fig. 2 est un graphique représentant la levée de la soupape en fonction du temps pour la soupape de la Fig. 1; la Fig. 3 montre une soupape conforme à l1in- vention. En se référant à la Fig. 1, la soupape de commande 10 comprend un obturateur 11 monté coulissant dans un alésage 12 ménagé dans un coros de support 13. L'alésage 12 a une forme cylindrique et définit un siège 14 entre ses extrémités. De plus, de part et d'autre de ce siège, l'alésage définit deux chambres 15 et 16, la chambre 15 étant reliée au moyen drun passage 17 à la chambre de refoulement d'une pompe 18 d'injection de carburant.La chambre 16 est reliée par un passage 19 à une conduite de pùrge. En outre, la pompe d'injection comporte une sortie 20 qui, en service, est reliée à une buse d'injection de carburant d'un moteur auquel est associée la pompe, et l'agencement est tel que, pendant une course de refoulement de la pompe d'injection 18, lorsque la soupape 10 se trouve dans la position de fermeture représentée à la Fig. 1, du carburant est fourni au moteur associé par l'intermédiaire de la sortie 20. Si la soupape est ouverte pendant le refoulement du carburant, un écoulement de carburant s'établit entre les passages 17 et 19, et la fourniture de carburant par la sortie 20 est arrêtée. L'obturateur 11 a une forme générale cylindrique, ses deux parties d'extrémité 21 et 22 ayant le meme diamètre. Entre ces parties d'extrémité est définie une tête de soupape 23 destinée a coopérer avec le siège 14, cette tête présentant une surface convergente destinée à coopérer avec-le siège et s'élargissant dans la direction opposée à la chambre 15 De part et d'autre de la tête, ltobturateur a un diamètre réduit, et les parties de diamètre réduit colncident dans l'ensemble avec les chambres 15 et 16. Le diamètre D1 de la partie d'extrémité 21 est égal au diamètre D3 de la partie d'extrémité 22 et également au diamètre D2 au niveau du siège 14. Lorsque la soupape est en position de fermeture, l'aire de la tête de soupape exposée à la pression régnant dans la chambre 15 est à peu près égale à traire de la surface annulaire de la partie 21 qui est exposée à la pression régnant dans cette chambre 15. Par consëquent, les forces exercées sur l'obturateur par la pression régnant dans la chambre 15 sont à peu près égales. De même, la pression régnant dans la chambre 16 agit contre la surface annulaire d'extrémité de la partie 22 de l'obturateur, et l'aire de cette surface est à peu près égale à l'aire utile de la tête de soupape.Par conséquent, l'obturateur est équilibré en pression, et une force faible ou nulle est nécesaire pour maintenir la tête de soupape en contact avec le siège ou pour soulever cette tête par rapport au siège lorsque l'on désire ouvrir la soupape. Comme représenté à la Fig. 1, il est prévu un ressort hélicoïdal de compression 24 pour ouvrir la soupape, ainsi qu'un dispositif électromagnétique 25 qui, lorsqu'il est excité, effectue la fermeture de la soupape. La Fig. 2 représente sous forme de graphique la levée de la soupape en fonction du temps. La ligne supérieure représente la position de l'obturateur lorsqu'il est fermé, et la ligne inférieure la position de cet obturateur lorsqu'il est ouvert, l'axe horizontal représentant le temps. On voit que l'on obtient une fermeture assez rapide de la tête de soupape 23 sur le siège 14, mais que, lorsque le dispositif électromagnétique 25 est désexcité et que le ressort 24 s'efforce d'ouvrir la soupape, bien que la vitesse d'ouverture initiale soit assez élevée pendant une courte durée, l'obturateur a tendance à se déplacer vers sa position de fermeture, puis se déplace vers sa position d'ouverture.Dans l'appareil pour lequel la soupape a été conçue, la pression de carburant 2 fournie par la pompe d'injection est de l'ordre de 21,1 kg/mm Lorsque la soupape se soulève de son siège, il se produit une chute de pression le long du trajet d'écoulement délimité entre la tête de soupape. et le siège, d'où il résulte que, alors que la pression régnant dans la chambre 15 est encore appliquée à la surface annulaire d'extrémité de la partie 21 de l'obturateur, la pression appliquée à la tête de soupape est réduite. Par conséquent, lrobturateur tend à se déplacer vers une position dans laquelle la force de déséquilibre qu'il subit est équilibrée par la force exercée par le ressort. Par conséquent, l'obturateur se comporte de manière à étrangler l'écoulement de carburant provenant de la pompe d'injection. Comme on l'a expliqué plus haut, si le diamètre utile de la partie d'extrémité 21 de l'obturateur est réduit de façon à s'opposer à l'effet décrit ci-dessus, l'obturateur ne sera pas équilibré en pression en position de fermeture, et il faudra exercer une force considérable au moyen du dispositif électromagnétique pour le maintenir en position de fermeture. L'inconvénient mentionné plus haut pe-ut être écarté en augmentant le diamètre de la partie 22 de l'obturateur et en prévoyant un étranglement 26 dans le passage 19. En conséquence, en position de fermeture de la soupape, la pression régnant dans la chambre 16 exercera des forces déséquilibrées sur l'obturateur, mais la pression régnant dans la chambre 16 est très faible par rapport à celle régnant dans la chambre 15, et la force de déséquilibre peut être négligée. Lorsque l'obturateur est déplacé vers sa position d'ouverture, cependant, la pression régnant dans la chambre 16 augmente, et la différence entre les forces agissant sur l'obturateur, due à la différence entre les diamètres D2 et D4, s'oppose à la tendance de l'obturateur à se déplacer vers sa position de fermeture.- L'augmentation de pression dans la chambre 16 est facilitée par l'étranglement 26 du passage 19. Ainsi, l'ouverture de l'obturateur tend à suivre la ligne interrompue représentée à la Fig. 2. La dimension de l'étranglement 26 doit être choisie de manière à ne pas restreindre de façon importante l'écoulement du carburant. Bien qu'on ait représenté un étranglement dans le passage 19, il est bien entendu possible de choisir le diamètre de ce passage de manière obtenir le degré de limitation nécessaire.. - REVENDICATIONS 1.- Soupape de commande d'écoulement destinée à commander l'écoulement d' un liquide sous pression élevée, comprenant un obturateur à déplacement axial disposé dans un alésage, un siège défini entre les extrémités de cet alésage, deux chambres situées de part et d'autre du siège et une tête définie sur l'obturateur et destinée à coopérer avec le siège, la première de ces chambres,en service,étant reliée à une source de haute pression et l'autre chambre étant reliée à une conduite de purge, la tête présentant une surface convergente destinée à coopérer avec le siège, cette surface s'élargissant dans la direction opposée à la première chambre, caractérisée en ce qu'elle comprend deux surfaces définies sur l'obturateur (11) de part et d'autre de la tête (14), ces surfaces étant respectivement exposées aux pressions de liquide régnant dans lesdites chambres (15, 16) de fanon à produire sur l'obturateur des forces agissant en sens opposés par rapport aux forces produites sur la tête par les pressions régnant dans ces chambres, la première de ces surfaces, qui est exposée à la pression régnant dans ladite première chambre (15), ayant une aire (D1) à peu près égale à l'aire (D2) de la tête (14) exposée à la pression régnant dans cette première chambre (15) et l'aire (D4) de l'autre surface, quiest exposée à la pression régnant dans l'autre chambre (16), étant supérieure à l'aire (D2) de la tête exposée à la pression régnant dans cette autre chambre, des moyens (26) étant prévus pour limiter le débit d'écoulement de liquide quittant ladite autre chambre (16). 2.- Soupape de commande d'écoulement suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens (26)pour limiter le débit d'écoulement comprennent un étranglement prévu dans un passage (19) partant de ladite autre chambre (16).