Brevet FR2463448A1 — publié le 19810220

L'invention part d'une vanne de commande pour maintenir constante la viscosité respectivement la température du fluide de pres- sion dans une installation hydraulique par étranglement du fluide de pression sur un tiroir de commande et avec utilisation d'un élément sensible a la température. Dans une vanne connue de ce type, l'élément sensible à la température est un élément formé ou rempli d'une substance de dilatation, qui agit directement sur un clapet de la vanne. Comme cet élément de dilatation est baigné en outre d'un petit courant partiel du fluide de pression, passant par un étranglement, la sensibilité à la température est relativement faible et le réglage de la tempéra- ture du fluide de pression est assez peu précis. Le bouchage de l'étran- glement provoque en outre le surchauffage du fluide de pression. L'invention vise notamment à éviter ces inconvénients. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la vanne comprend une soupape pilote disposée en aval du tiroir dans le corps de la vanne et recevant l'élément sensible à la température, lequel commande une liaison étranglée supplémentaire entre l'admission et la sortie de la vanne. Une vanne ainsi réalisée a l'avantage que la température du fluide de pression est maintenue constante de façon très précise à une valeur déterminée et que le bouchage de la vanne - donc aussi le surchauffage du fluide de pression - est exclu. Selon d'autres caractéristiques avantageusesde l'inven- tion: - l'élment sensible à la température est un élément de dilatation formé ou rempli d'une substance de dilatation et qui commande un pas- sage dans la soupape pilote - le res -ert chargeant la soupape pilote presse en même temps l'élément sensible à la température contre un épaulement du clapet de la souoape pilote; l'élément sensible à la température actionne un piston qui agit sur une tige de commande guidée dans le clapet et commandant le passage (dérivation) dans la soupape pilote; - un ressort maintient la tige de commande appliquée contre le piston - le clapet de la soupape pilote présente une liaison, pouvant être commandée par la tige de commande, qui établit une dérivation supplémentaire en cas de défaillance de l'élément sensible à la tempé- rature; - le tiroir est pourvu d'un orifice d'étranglement et est chargé par ressort. Pour exclure tout risque d'endommagement de l'installa- tion hydraulique par l'élévation de la température du fluide de pres- sion à une valeur excessive par suite d'une défectuosité de "'élé- ment de dilatation, par suite de l'écoulement de sa substance de dila- tation par exemple, un mode de réalisation perfectionné de l'invention prévoit, pour une vanne dont l'élément sensible à la température actionne un piston qui coopère avec un organe de commande disposé dans la soupape pilote, que l'organe de commande présente un élément de sûreté qui établit une liaison de dérivation vers la sortie en cas de défaillance de l'élément sensible à la température et d'élé- vation consécutive de la température du fluide de pression. Cet élément de sQreté peut Otre une goupille de cisail- lement qui est maintenue dans une pièce creuse qu'un ressort presse avec l'organe de commande contre le piston de l'élément sensible à la température. L'élément de sûreté peut être aussi une goupille en matière plastique sensible à la température, qui est maintenue dans un perçage transversal de l'organe de commande et dont les extrémités font saillie dans des évidements d'une douille disposée dans la pièce creuse, se trouvant elle-même dans la soupape pilote. Avec une vanne selon ce mode de réalisation perfectionné de l'invention, si l'élément de dilatation tombe en panne, la tempé- rature ne peut en aucun cas devenir trop élevée, ce qui revient à dire que le fluide de pression ne peut pas etre surchauffé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de deux exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une coupe axiale d'une vanne selon un premier exemple; et la figure 2 est une coupe axiale d'une vanne selon le mode de réalisation perfectionné. Le corps 10 de la vanne de commande représentée sur la figure 1 est traverse d'un alésage longitudinal 11, dont une extré- mité forme l'orifice d'admission 12. Sur cet orifice estbranchéeune conduite 13 dans laquelle une pompe 14 refoule du fluide de pression que la pompe aspire à travers une conduite 15 d'une bâche 16. Dans l'alésage 11 sont disposés l'un après l'autre, un coussinet 17 for- mant en mîme temps un organe de distribution, une pièce 18 portant un siège et une douille-entretoise 19, ces pièces étant pressées contre un épaulement 22 par une vis creuse 20 qui est traversée d'un alésage 21. L'eztrémité de ce dernier forme l'orifice de sortie 26 de la vanne, lequel est relié par une conduite 23 a l'utilisateur 24, formé par un dispositif de lubrification d'un arbre par exemple, qu'une conduite de retour 25 relie à la boche 16. Il est essentiel que le fluide de pres- sion présente toujours la mtme température respectivement la même viscosité à l'ucilisateur 24. Dans l'alésage 28 du coussinet 17 est guidé un tiroir de commande 29 qui peut coulisser à joint étanche et dans le sens de sa longueur dans ce coussinet. Le tiroir 29 est à peu près en forme de gobelet et présente un perçage d'étranglement 30 au centre de son fond tourné vers l'orifice d'admission 12. Un ressort 31 presse le tiroir 29 contre l'épaulement 22. L'extrémité opposée au tiroir de ce ressort est appliquée contre la pièce 13, sur laquelle est formé un siège 32 pour le clapet 33 d'une soupape pilote 34. Le clapet 33 possède un alésage borgne 35, d'o des perçages transversaux 38 mènent à l'extérieur. Contre un épaulement 36 de l'extrémité ouverte de l'alésage borgne est appliqué un élément de dilatation 37. L'élément37 est pressé contre cet épaulement par un ressort 39 disposé dans l'ald- sage 21 de la vis 20. Le ressort 39 agit sur l'élément de dilatation par l'intermédiaire d'une coupelle de ressort 40 et presse en même temps le clapet 33 sur son siège 32. L'élément de dilatation 37, rempli d'une substance de dilatation, comprend un piston 41, contre lequel reste appliquée une tige de commande 42 chargée par un ressort 43 et par l'intermédiaire d'un godet de ressort 44, A l'alésage 35 du clapet 33 se raccorde, sur le même axe, un alésage 45, dans lequel est guidée la tige de commande 42. La tige présente un méplat sur un ceté, de sorte qu'il se forme une fente 46 entre ce méplat et la paroi de l'alésage 45. Cependant, ce méplat ne s'étend pas sur toute la longueur de la tige de commande; il est délimité à une extrémité de la tige par un collet 47 qui remplit toute la section de l'alésage 45. Dans ce dernier débouchent plusieurs perçages transversaux 49 ménagés dans le clapet 33. Ces perçages débouchent derrière le siège 32 lorsque le clapet 33 est appliqué sur lui. Près de l'épaulement 22, l'alésage 28 présente une gorge annulaire 50 d'o partent des perçages transversaux 51 qui débouchent dans un espace annulaire 52 qui se prolonge presque jusqu'au bout de la douilleentretoise 19. Cet espace est formé par un alésage 52' qui est concentrique à l'alésage 11 et par les pièces 17 à 19. Près de son extrémité, la douille-entretoise présente également plusieurs perçages transversaux 53 qui relient l'espace an- nulaire 42 à une chambre désignée par 54 et dans laquelle est situé l'élément de dilatation 37. L'espace se trouvant derrière la tiroir29- est désigné par 55. Le fluide de pression refoulé par la pompe 14 entre par l'orifice d'admission 12 dans le corps de la vanne et agit à travers le perçage d'étranglement 30 du tiroir 29 sur le clapet 33 de la sou- pape pilote 34. Au début du fonctionnement de l'installation, le fluide de pression est froid, de sorte que le piston 41 de l'élément de dila- tation 37 est rétracté et que le collet 47 ferme l'alésage 45. Lors- que la pression s'élève, le clapet 33 est écarté de son siège 32, contre la force du ressort 39 précontraint, et du fluide de pression est envoyé à travers l'orifice d'étranglement 30 et la soupape pilote 34 jusqu'à l'orifice de sortie 26 et l'utilisateur. En raison de la chute de pression sur l'étranglement 30, le tiroir 29 est maintenant déplacé en direction de la soupape pilote, contre la force du ressort 31, de sorte que l'orifice d'admission est mis en communication avec la gorge annulaire 50. Du fluide de pression peut ainsi passer par cette gorge, l'espace annulaire 52 et les perçages transversaux 53 dans la chambre 54 et baigner l'élément de dilatation 37. Lorsque le fluide de pression a atteint la température de service maximale désirée le piston 41 de l'élément de dilatation est étendu, de sorte qu'il déplace la tige de commande 42. Après une course déterminée, le collet 47 est repoussé hors de l'alésage 45, ce qui crée une liai- son de dérivation; autrement dit, du fluide de pression peut à pré- sent également pénétrer à travers la fente 46 à l'intérieur du clapet et s'écouler de lâ à travers les perçages transversaux 38 également dans l'espace 54. A mesure que la température du fluide de pression s'élève et par suite de la réduction de la chute de pression sur la soupage pilote, le clapet 33 est de nouveau pressé par le ressort 39 sur son siège 32. Le piston 41 est étendu encore plus de l'élément de dilatation, tout en continuant à agir sur la tige de commande 42. Le passage de dérivation est ainsi ouvert encore davantage, jusqu'à ce que la température du fluide de pression se soit stabilisée. La chute de pression entre l'admission 12 et la sortie 26 est maintenant commandée en fonction de la température du fluide de pression par l'écartement du collet 47 par rapport à l'alésage 45, ce qui définit la section d'écoulement du passage de dérivation. Les variations de température résultant du fonctionnement sont ainsi compensées. L'échauf- fement du fluide de pression s'effectue par l'étranglement sur le tiroir 29 respectivement sur la soupape pilote. Si l'élément de dilatation 37 devait commencer à fuir, le fluide de pression repousserait la tige de commande 42 et le piston 41 - qui ne rencontre plus de résistance de la part de la substance de dilatation sur une telle distance vers la gauche que l'espace 55 est mis en communication avec les perçages transversaux 49. Du fluide de pression peut alors s'écouler de l'espace 55 dans l'espace 54. Le tiroir 29 est déplacé dans la même mesure, contre la force du ressort 31, de sorte qu'il laisse du fluide de pression s'écouler sans étran- glement de l'admission 12 à travers l'espace annulaire 52 vers la sortie 26. Le surchauffage du fluide de pression par suite d'une défectuosité de l'élément de dilatation est ainsi évité. Ia vanne selon le mode de réalisation perfectionné de l'invention, dont un exemple est représenté sur la figure 2, corres- pond en grandes lignes à la vanne de la figure 1, sauf en ce qui con- cerne les éléments disposés à l'intérieur de la soupape pilote 34. L'élément de dilatation 37 possède de nouveau un piston 41 contre lequel est maintenue appliquée une tige de commande 42. Le ressort 43 qui assure que la tige 42 reste en contact avec le piston agit dans ce cas sur une pièce creuse 64 qui est reliée à la tige 42 par un anneau d'arrêt 65. A son extrémité dirigée vers le piston 41, la tige de commande 42 possède un perçage transversal 67 dans lequel est maintenue une goupille 68, en matière plastique par exemple, dont les extrémités font saillie dans des perçages transversaux d'une petite douille 69 disposée coulissante sur la tige de commande 42 à l'intérieur de la pièce creuse 64. Entre la douille 69 et l'élément de dilatation se trouve encore une douille-entretoise 70. Dans la partie inférieure de la pièce creuse 64 se trouvent plusieurs per- çages transversaux traversants 72. A l'alésage 35 du clapet 33 se rac- corde un alésage 75, dans lequel est guidée la tige de commande 42. Celle-ci possède à sa partie inférieure plusieurs rainures longitu- dinales 76 qui ne s'étendent pas tout à fait jusqu'à l'extrémité de la tige, o est formé de ce fait un collet 77 qui remplit toute la section droite de l'alésage 75. Dans cet alésage débouchent, près de son extrémité, plusieurs perçages transversaux 79 qui traversent le clapet 33 et débouchent derrière le siège 32 lorsque le clapet est pressé sur le siège. Près de l'épaulement 22, l'alésage 28 pré- sente une gorge annulaire 80 d'o partent des perçages transversaux 81 qui débouchent dans un espace annulaire 82 s'étendant presque jusqu'au bout de la douille-entretoise 19. Comme l'espace annulaire 52, l'es- pace 82 est formé par un alésage 83 concentrique à l'alésage 11 et par les pièces 17 a 19. Près de l'extrémité de la douille-entretoise 19 se trouvent également plusieurs perçages transversaux 84 qui relient l'espace annulaire 82 à une chambre 85 qui contient l'élément de dilatation 37. L'espace derrière le tiroir 29 est désigné ici par 87. Au milieu de la douille-entretoise 19 sont prévus également plusieurs perçages transversaux 89 qui traversent cette douille. Le fonctionnement aussi correspond sensiblement à celui de la vanne de la figure 1. Le fluide de pression refoulé par la pompe 14 entre par l'orifice d'admission 12 dans le corps de vanne et agit à travers l'orifice d'étranglement 30 du tiroir 29 sur le clapet 33 de la soupape pilote 34. Au début du fonctionnement, le fluide de pres- sion est froid, de sorte que le piston 41 de l'élément de dilatation est rétracté et que le collet 77 de la tige de commande 42 ferme l'alésage 75. Lorsque la pression monte davantage, le clapet 33 est écarté de son siège 32 contre la force du ressort précontraint 39, de sorte que du fluide de pression s'écoule a travers l'orifice d'étranglement 30 et la soupape pilote 34 jusqu'à la sortie 26 de la vanne et jusqu'à l'utilisateur. Sous l'effet de la différence de pression produite sur l'étranglement 30, le tiroir 29 est déplacé en direction de la soupape pilote, contre la force du ressort 31, de sorte que l'admission est mise en communication avec la gorge annu- laire 80. De là, le fluide de pression peut s'écouler à travers l'espace annulaire 82 et les perçages transversaux 84 dans la cham- bre 85, o il baigne l'élément de dilatation 37. Lorsque le fluide de pression atteint la température de service maximale désirée, le piston 41 de l'élément de dilatation, poussé vers l'extérieur par la substance de dilatation, déplace la tige de commande 42. Après une course déterminée, le collet 77 est poussé hors de l'alésage 75, de sorte qu'une liaison de dérivation est établie en ce sens que du fluide de pression peut maintenant pénétrer également à l'intérieur du clapet, par les rainures longitudinales 76, et s'écouler de là et à travers les perçages transversaux 79 également dans la chambre 85. A mesure que la température du fluide de pression monte et que la chute de pression sur la soupape pilote diminue, le ressort 39 repousse le clapet 33 sur son siège 32. Le piston 41 est poussé encore plus hors de l'lément de dilatation, tout en continuant à agir sur la tige dt commande 42. Le passage de dérivation est de ce fait ouvert davantage, jusqu'à ce que la température du fluide de pression se soit stabilisée. La chute de pression entre l'admission 12 et la sortie 26 est maintenant commandée en fonction de la température du fluide de pression par la variation de l'ouverture de dérivation for- mée entre le collet 77 et l'alésage 75. Si la température du fluide de pression diminue, le collet 77 ferme l'alésage 75 et l'étranglement ainsi produit fait de nouveau monter la température du fluide. Si l'élément de dilatation devait tomber en panne par suite de la sortie de liquide, l'effet d'étranglement de la vanne est conservé et le fluide de pression continueà être échauffé. A une élévation déterminée de la température au-delà de la température désirée, de 20 ou de 300C par exemple, la goupille de plastique 68 perd très rapidement sa rigidité et est cisaillée sous la pression agissant depuis l'espace 77 sur la tige de commande 42 puis pressée contre le piston 41 de l'élément de dilatation. Le piston 41 pénètre à présent profondément dans l'élément de dilatation 37 et la tige de commande 42 suit ce mouvement sous l'effet du ressort 43, jusqu'à ce que le collet 77 libère la communication par l'alésage 75 auxper- çages transversaux 79. Ainsi est créée une nouvelle liaison de déri- vation - ou circuit de recyclage en position neutre - entre l'espace 87 et l'espace 85, liaison qui empoche un étranglement supplémentaire et, partant, une augmentation supplémentaire de la température du fluide de pression. Tant que l'élément de dilatation 37 est en bon état de fonctionnement, son piston 41 est étendu sur une distance plus ou moins grande qui est fonction de la température. De ce fait, il n'y a pas d'effort sur la douille 69, donc pas davantage sur la goupille 68. Mame si, en pareil cas, la goupille perd sa rigidité sous l'effet d'une température élevée, elle n'est pas cisaillée. R E Y E N D I C A T I 0 N S Vanne de commande pour maintenir constante la viscosité respectivement la température du fluide de pression dans une instal- lation hydraulique par étranglement du fluide de pression sur un tiroir de commande et avec utilisation d'un élément sensible à la température, caractérisée en ce qu'elle comprend une soupape pilote (34) disposée en aval du tiroir (29) dans le corps de la vanne et recevant l'élément (37) sensible à la température, lequel commande une liaison étranglée supplémentaire entre l'admission (12) et la sortie (26) de la vanne. 2. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément sensible à la température est un élément de dilatation qui est formé ou rempli d'une substance de dilatation et qui commande un passge (46) dans la soupape pilote. 3. Vanne selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le ressort (39) chargeant la soupape pilote presse en meme temps l'élément (37) sensible à la température contre un épaulement (36) du clapet (33) de la soupape pilote. 4. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisée en ce que l'élément (37) sensible à la température actionne un piston (41) qui agit sur une tige de commande (42) guidée dans le clapet (33) et commandant le passage (dérivation) dans la soupape pilote. 5. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'un ressort (43) maintient la tige de commande (42) appliquée contre le piston (41). 6. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le clapet (33) de la soupape pilote présente une liaison (49), pouvant être commandée par la tige de commande (42), qui établit une dérivation supplémentaire en cas de défaillance de l'élément sensible à la température. 7. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 a 6, caractérisée en ce que le tiroir (29) est pourvu d'un orifice d'étran- glement (30) et est chargé par ressort. Z463448 8. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dont l'élément (37) sensible à la température actionne un piston (41) qui coopère avec un organe de commande (42) disposé dans la soupape pilote (34), caractérisée en ce que l'organe de commande (42) pré- sente un élément de sCreté (68) qui établit une liaison de dérivation vers la sortie (26) en cas de défaillance de l'élément (37) sensible à la température et d'élévation consécutive de la température du fluide de pression. 9. Vanne selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'élément de sareté (68) est une goupille de cisaillement qui est maintenue dans une pièce creuse (64) qu'un ressort (43) presse avec l'organe de commande (42) contre le piston (41) de l'élément (37) sensible à la température. 10. Vanne selon la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce que l'élément de sareté (68) est une goupille en matière plastique sensible à la température, qui est maintenue dans un perçage trans- versal (67) de l'organe de commande (42) et dont les extrémités font saillie dans des évidements d'une douille (69) disposée dans la pièce creuse (64), se trouvant elle-mÈme à l'intérieur de la soupape pilote (34).