Brevet FR2479354A1 — publié le 19811002

La présente invention concerne d'une façon- générale le domaine des valves et plus particulièrement une valve pneumatique perfectionnée qui remplit les fonctions de régulation de la pression lorsque l'air circule de l'orifice amont S. travers la valve en direction -de l'orifice aval, et de laisser passer librement l'air lorsque celui-ci circule de l'orifice aval à travers la valve dans l'autre direction vers l]orifice amont. La valve de la présente invention est destinée à être utilisée dans une conduite d'air afin de réguler la pression dans cette dernière, par exemple une conduite d'alimentation en air reliée à une extrémité d'un vérin pneumatique. Il est connu dans le domaine des valves pneuma- tiques d'utiliser -un ou plusieurs régulateurs de pression pour régler la pression de l'air alimentant un vérin pneumatique ou autre dispositif à commander. Jusqu'à présent, de multiples régulateurs de pression ont été utilisés en montant des distributeurs multiples d'une façon superposée ou sur un collecteur commun. Toutefois, une telle structure est coûteuse et peu commode à utiliser et il est extrêmement difficile et coûteux d'assurer une régulation de pression à des sorties individuelles. A cause du prix élevé, du petit espace et de la longévité relativement courte des diaphragmes et autres composants des régulateurs de pression, il est rare d'utiliser de tels régulateurs de pression multiples dans une canalisation entre l'orifice de sortie ou côté vérin d'un distributeur et un dispositif à commander par exemple un vérin pneuma- tique. A cause de la complexité, des conditions d'encom- brement et du prix, il n'a pas été courant jusqu'a présent de disposer un dispositif de régulation de pression et un dispositif laissant un libre passage entre l'orifice côté vérin d'un distributeur et un dispositif à commander tel qu'un vérin pneumatique. Ce mode d'utilisation a eu pour résultat un gaspillage de l'air nécessitant une très grande capacité de pompage, iun gaspillage d'énergie et une augmentation des frais d'utilisation de l'air comme moyen de puissance et de commande. Des exemples des valves régulatrices de l'art antérieur sont donnés dans le brevet de la République Fédérale d'Allemagne n o 2 738 476 et dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique na 2 272 091, n 2 501 483, né 2 698 632, n Re 29 292, n 3 400 735, n 3 621 867, n 3 376 792, n 3-747 629, n 3 825 029 et no 4 182 360. Les valves régulatrices de pression de la technique antérieure ont encore l'inconvé- nient de ne pas assurer une fonction d'échappement rapide pour relâcher rapidement et totalement la pression régnant en aval. Selon ses caractéristiques essentielles, la présente invention concerne une valve combinée assurant une régulation de pression et un libre passage et qui peut être installéedans toute canalisation distribuant l'air à un appareil pneumatique afin de réguler la pression dans une direction et; d'assurer le libre passage de l'air d'échappement dans l'autre direction. La valve comporte un-dispositif régulateur de pression réglable qui régule la pression de l'air admis dans une conduite d'alimentation qui distribue l'air à un appareil pneumatique. Le dispositif comprend un clapet de retenue qui fonctionne lorsque l'air circule dans la première direction citée et qui s'ouvre pour laisser l'air s'échapper par ladite conduite d'alimen- tation dans l'autre direction lorsque l'air d'alimentation est évacué de la valve. Le régulateur de pression comprend un obturateur qui est monté sur une tige inférieure afin de commander le débit du fluide dans un premier passage qui relie un orifice amont à tun orifice aval. La tige inférieure est réglable au moyen d'un ressort et d'une tige supérieure mobile. Un clapet de retenue est monté en parallèle avec le régulateur dans un second passage et remplit tout d'abord la fonction d'un clapet de retenue lorsque le régulateur régule la pression puis la fonction d'échappe- ment de manière à relâcher la pression régnant en aval par l'intermédiaire du second passage dans des conditions d'écoulement libre. L'obturateur du régulateur est mis en position ouverte lorsque la pression régnant en aval baisse et il augmente la capacité d'échappement lorsque la valve relâche la pression en aval. La structure de la valve de la présente invention est plus simple que celle des valves régulatrices de l'art antérieur. Cela se traduit par une diminution des frais d'outillage et de fabrication. La valve de l'invention est avantageuse du fait qu'elle constitue, dans un ensemble compact et économique, une valve régulatrice de pression et une valve assurant un libre passage. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une vue par dessus d'une valve régulatrice de pression selon la présente invention; la figure 2 est une coupe de la valve suivant la ligne 2-2 de la figure 1 en regardant dans le sens des flèches, qui représente la valve dans une position de fonctionnement alors que le régulateur est mis en position fermée par la pression régnant en aval, la figure 3 est une vue en élévation du côté droit de la valve suivant la ligne 3-3 de la figure 2 et en regardant dans le-sens des flèches la figure 4 est une coupe analogue à la figure 2 montrant la position de la valve lorsqu'elle est au repos et que l'air comprimé circule de l'orifice d'entrée à travers la valve vers l'orifice côté vérin; la figure 5 est une vue par dessous de la valve suivant la ligne 5-5 de la figure 2 et en regardant dans le sens des flèches, le couvercle fermant l'extrémité infé- rieure étant enlevé; et la figure 6 est une coupe analogue à la figure 2 montrant la valve en position d'échappement avant l'ouver- ture du régulateur par suite de la baisse de la pression régnant en aval. En examinant maintenant les dessins et plus particulièrement les figures 1, 2 et 3, la référence 10 désigne d'une façon générale une forme de réalisation représentative d'une valve régulatrice de pression selon la présente invention. La valve 10 comporte un corps 11 fermé au sommet par une plaque ou couvercle supérieur 12 qui est fixé d'une façon amovible sur le corps Il par plusieurs vis à métaux appropriées 13. Une plaque ou couver- cle inférieur approprié 14 ferme l'extrémité inférieure du corps il et il y est fixé de façon amovibl, par plusièurs vis à métaux appropriées la. Une garniture convenable 15 est intercalée entre le couvercle inférieur 14 et le corps 11 de la valve. Le corps 11 présente un orifice taraudé d'admission ou amont 19 qui est destiné à être relié par un conduit approprié à une source convenable d'alimentation en air comprimé. L'orifice d'admission 19 communique avec un premier passage interne ou passage supérieur 20 qui est ménagé au centre du corps 11. Le passage supérieur 20 communique par deux alésages ou canaux 22 et 23 espacés longitudinalement avec un second passage interne ou passage inférieur 24. Les alésages 22 et 23 sont ménagés dans une cloison séparatrice 21 qui est disposée entre les passages 20 et 24. Comme on le voit sur la figure 2, l'extrémité gauche du passage 24 présente une partie 25 qui communique avec un orifice taraudé 26 situé en aval ou du côté vérin, et une partie 27 qui communique avec un orifice taraudé 28 destiné à loger une jauge appropriée, si on le désire, ou un bouchon. L'orifice aval 26 est destiné à être relié à un appareil à commander, par exem- ple, l'extrémité culasse d'un vérin pneumatique. Comme on le voit sur la figure 2, un régulateur de pression, désigné d'une façon générale par la référence , est monté dans le corps il de la valve pour régler le débit de l'air comprimé entrant dans la valve 10 par l'orifice d'admission 19 et passant par le passage supérieur et par l'alésage 22 dans le passage inférieur 24 et de là sortant de la valve par l'orifice aval 26. La référence 31 désigne généralement sur la figure 2 un clapet de retenue destiné à relâcher entièrement la pression régnant en aval, lorsque cette dernière atteint une certaine valeur et que le régulateur 30 est fermé. L'air d'échappement entre dans îO la valve 10 par l'orifice aval 26, s'écoule dans le passage inférieur 24, monte par l'alésage ouvert 23 dans le passage supérieur 20 et s'échappe librement par l'orifice d'admis- sion 19. La figure 2 montre également que le régulateur réglable 30 comporte une tige cylindrique supérieure, désignée d'une façon générale par 32, qui présente un filetage 33 à son extrémité inférieure. L'extrémité inférieure ou interne filetée de la tige 32 est vissée dans un alésage taraudé 34 traversant le couvercle supérieur 12 et elle se prolonge vers le bas dans une cavité 36 de plus grande dimension 1qui est ménagée verticalement dans le corps l1-de la valve. Une bride annulaire périphérique 37 de butée est solidaire de l'extrémité inférieure ou interne de la tige 32, au-dessous du filetage 33, et est destinée à constituer une butée lorsque la tige supérieure 32 est dévissée ou déplacée vers le haut de manière que ladite bride 37 vienne buter contre la face interne du couvercle 12 dans lequel est ménagé l'alésage taraudé 34. La périphérie de la bride 37 est moletée. Comme on le voit en particulier sur la figure 2, la tige supérieure 32 présente un alésage axial 38 qui se prolonge de bas en haut à partir de non extrémité interne et dans lequel prend appui l'extrémité supérieure d'un ressort hélicoïdal 46 de régulation de la pression. L'extrémité inférieure du ressort 46 se prolonge vers le bas dans la cavité 36 et dans un alésage communicant 42 de plus petit diamètre, ménagé dans le corps Il de la valve. Un épaulement transversal 43 est formé à la jonction entre l'extrémité interne de la cavité 36 et l'extrémité supérieure voisine de l'alésage 42. L'extrémité inférieure de ce dernier communique avec le passage supérieur 20. L'extrémité inférieure du ressort 46 (figure 2) bute contre la tête supérieure d'une tige inférieuredési- gnée d'une façon générale par la référence 44. La tige inférieure 44 présente une tête ou piston 45 qui coulisse dans l'alésage 42. Le piston 45 de ladite tige inférieure présente une gorge périphérique 47 dans laquelle est logé un joint approprié 48. La tige inférieure 44 comporte en outre un guide cylindrique allongé 49 qui est assujetti par son extrémité supérieure à la face inférieure du piston 45. Le guide 49 se prolonge vers le bas à travers le passage supérieur 20-et à travers l'alésage 22 et de là dans le passage inférieur 24. Un obturateur, désigné d'une façon générale par la référence 50, est assujetti à l'extrémité inférieure du guide 49, dans le passage infé- rieur 24, et il est mobile entre une position haute ou fermée et une position ouverte, comme représenté sur la figure 4. L'obturateur 50 présente un corps annulaire 54 (figure 2) sur lequel est moulé un élément annulaire 58 qui présente une face périphérique supérieure conique. L'élément 58 peut être réalisé en tout élastomère convenable moulé sur l'extrémité supérieure du corps annulaire 54 de l'obturateur. L'extrémité inférieure de l'alésage 22 se termine par une arête vive constituant la jonction avec la surface supérieure de la paroi du passage inférieur 24 pour cons- tituer un siège circulaire 62 à bord vif, contre leauel l'élément conique 58 est destiné à s'appuyer lorsque l'obturateur 50 est dans la position fermée représentée sur la figure 2. La tige supérieure 32 présente dans son extrémité supérieure une encoche transversale 35 destinée à un outil approprié pour régler la tige supérieure 32. Le clapet de retenue 31 comporte une tige supé- rieure en T qui est désignée par la référence 66 (figure 2) et qui présente une tête cylindrique 67 logée dans un àlésage 68 qui se prolonge à l'intérieur du corps il à partir de son extrémité supérieure. La tige supérieure 66 présente en outre un corps cylindrique allongé 70 de plus petit diamètre qui coulisse dans un alésage 69 d'un diamètre inférieur à celui de l'alésage 68. L'alésage 69 communique par son extrémité supérieure avec l'alésage 68 et par son extrémité inférieure avec le passage supérieur- 20. L'extrémité inférieure de la tête 67 de la tige supérieure présente un diamètre supérieur à celui de l'alésage 69 et un épaulement 73 est formé à la jonction entre les alésages 68 et 69. Une gorge annulaire 71 est ménagée autour de la périphérie de l'extrémité inférieure de la tête 67 de la tige et une bague torique d'étanchéité convenable 72 est logée dans cette gorge 71 et est en contact étanche avec l'alésage 68 et l'épaulement 73. La figure 2 représente également une soupape désignée d'une façon générale par la référence 78, qui est associée à la tige 66 sus- mentionnée1comme on le décrira plus en détail ci-après. La soupape 78 fonctionne comme un clapet de retenue comme on le verra plus loin. La soupape 78 présente une tête conique 79 ayant une face latérale 79a qui converge vers le bas. La tête conique 79 de la soupape comporte une gorge périphérique 85 logeant un joint convenable 86. Dans la position fermée, le joint 86 prend appui contre un siège circulaire conique 87 ménagé à l'extrémité supérieure de l'alésage 23 et présentant un bord circulaire interne à arête vive. La soupape 78 comporte une tige cylindrique allongée mobile 82 dont l'extrémité inférieure est assu- jettie à la tête conique 79 (figure 2). La tige 82 coulisse dans- un alésage cylindrique 77 ménagé dans l'extrémité inférieure du corps cylindrique 70 de la tige supérieure 66. La référence 81 désigne l'extrémité supérieure ou fond de l'alésage 77 de la tige 66. Un alésage longitudinal 83 est ménagé dans l'extrémité supérieure de la tige 82 et se prolonge vers le bas à partir de l'extrémité supérieure 80 de la tige 82. Un faible ressort hélicoidal approprié 84 présente une extré- mité inférieure logée dans l'alésage 83 et une extrémité supérieure se prolongeant dans l'alésage 77 et s'appuyant contre le fond 81 de ce dernier. La référence 75 sur la figure 2 désigne un évent de l'alésage 83 de la tige 82. La référence 76 désigne l'extrémité inférieure du corps 70 de la tige supérieure. Comme on le voit sur les figures 1 et 2, un organe fileté de blocage, désigné d'une façon générale par la référence 93, est monté dans l'extrémité supérieure de la valve 10 pour bloquer la tige supérieure 32 du régulateur 30 dans une position réglée. L'organe de blocage 93 comporte une vis 94 qui est vissée dans le trou taraudé 95 ménagé dans le couvercle supérieur 12. La vis 94 présente une encoche 96 ménagée dans son extrémité supé- rieure externe pour y introduire un outil convenable destiné à faire tourner la vis 94. Cette dernière présente une tige 97 de petit diamètre assujettie à son extrémité interne. Une tète 98 en forme de cône renversé est soli- daire de l'extrémité interne de la tige 97. L'organe de blocage 93 comporte également deux plaques coulissantes de blocage 91 et 92 qui sont logées dans un évidement rectangulaire 90 ménagé dans l'extrémité supérieure du corps 11 de la valve et qui communiquent avec les cavités 36 et 68. Les plaques 91 et 92 sont espacées l'une de l'autre et comportent chacune à leur extrémité supérieure une surface 99 s'inclinant vers le bas et vers l'intérieur, contre laquelle s'appuie la tête conique 98 de la vis 94. Les surfaces externes 100 et 101 des plaques de blocage 91 et 92 respectivement présentent en plan une forme circulaire leur permettant de prendre appui contre la périphérie externe curviligne de la tête 67 de la tige externe du clapet de retenue et contre la bride circulaire 37 de la tige supérieure 32 du régulateur 30. Il est bien entendu que, lorsque la vis 94 est vissée vers l'intérieur, le mouvement vers le bas et vers llinté- rieur de la tête conique 98 repousse les plaques 91 et 92 latéralement vers l'extérieur en contact de blocage avec la tête 67 de la tige supérieure du clapet et contre la bride 37 de la tige supérieure 32 du régulateur afin de maintenir cette tige 32 en position réglée. La valve de la présente invention peut être utilisée dans diverses applications pour déterminer le débit d'air vers un appareil à commander et à partir de ce dernier et lorsqu'une pression réduite en aval est souhaita- ble. A titre d'exemple, on peut citer la commande du débit d'un fluide sous pression vers l'une ou l'autre extrémité d'un vérin pneumatique comme l'extrémité culasse ou piston d'un vérin pneumatique pour déplacer son piston et lui faire effectuer une course de travail, puis l'échappement de l'air d'une façon libre à partir de l'extrémité piston du vérin afin de permettre au piston de revenir à sa position de départ. Pour l'application sus-mentionnée, la figure 4 montre la valve 10 dans sa position de repos dans laquelle ni l'orifice d'admission 19, ni l'orifice aval 26 n'est soumis a une pression. La figure 4 montre également la valve 10 en position de travail lorsque l'air comprimé pénètre dans l'orifice d'admission 19, passe dans la valve pour sortir par l'orifice aval 26. La figure 2 illustre la valve 10 dans une position dans laquelle une pression prédéterminée est atteinte en aval et le régulateur 30 est fermé. La tige 32 du régulateur de pression 30 est vissée vers l'intérieur pour imposer à. la tige inférieure 44 la pression élastique - youlue équivalant à une pression prédéterminée en aval. Lorsque l'air comprimé est admis dans l'orifice 19 à partir d'une source appropriée, l'obturateur 50 du régulateur occupe la position ouverte de repos représentée sur la figure 4 pour permettre à l'air comprimé de passer du passage supérieur 20 par l'alésage 22 dans le passage inférieur 24!puis par l'orifice aval 26 dans l'extrémité culasse du vérin pour appliquer l'air comprimé de travail au piston dudit vérin. L'air comprimé contenu dans le passage supérieur 20 a pour fonction de maintenir le clapet 78 en contact avec son siège 871de manière que l'air comprimé ne puisse circuler que du passage supérieur 20 dans le passage inférieur 24 par l'alésage 22. A mesure que l'air comprimé continue à s'écouler, la pression monte en aval jusqu'à ce qu'elle atteigne ufie valeur équivalant à la charge imposée par le ressort de réglage 46. L'obtura- teur 50 est alors soulevé à la position fermée représentée sur la figure 2tde manière à ramener la pression régnant en aval à une valeur prédéterminée. Lorsque l'orifice amont 19 est isolé de la pression de la canalisation afin de permettre l'échappement ou le relâchement de la pression régnant en aval, cette dernière, qui règne dans le passage inférieur 24, soulève la soupape 78 d'une façon rapide à l'encontre du faible ressort 84. La pression régnant en aval soulève la soupape 78 à la position haute représentée sur la figure 6 pour permettre à l'air comprimé en aval d'entrer librement dans le passage supérieur 20 et de s'échapper par l'orifice d'admission 19. Lorsque la pression régnant en aval baisse à. une valeur inférieure à celle exercée par le ressort de réglage 46, l'obturateur 50 du régulateur descend à sa position de repos représentée sur la figure 4. Lorsque la pression régnant en aval est relâchée, le ressort 84 abaisse la soupape 78 à la position fermée représentée sur la figure 4. On voit ainsi que la valve de la présente inven- tion remplit une fonction de régulation lorsque l'air circule dans la valve 10 dans une direction et la fonction d'échappement libre lorsque l'air s'échappe dans l'autre direction en passant dans la valve 10, ces fonction étant remplies en faisant circuler l'air sur un seul trajet. L'unique trajet de circulation passe par le passage supé- rieur 20 et le passage inférieur 24. La valve combinée régulatrice de pression et d'échappement est de construc- tion plus simple et est moins encombrante que les valves de la technique antérieure capables de remplir de telles fonctions. En conséquence, la valve de la présente invent- tion est rentable, compacte et peut être réalisée par des procédés de fabrication moins compliqués que ceux mis en oeuvre jusqu'à présent. La valve régulatrice de pression et d'échappement de la présente invention est destinée à être utilisée dans des applications industrielles dans lesquelles il est souhaitable d'obtenir une pression réduite en aval. A titre d'exemple seulement, la valve de la présente invention peut être utilisée pour établir une liaison avec les extrémités d'un vérin pneumatique afin de comman- der son fonctionnement dans l'une ou l'autre direction ou les deux. Le vérin pneumatique pourrait être utilisé dans des machines industrielles de divers types. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la valve décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Valve pneumatique combinée de régulation de pression et d'échappement qui est destinée à régler la pression de l'air pneumatique dans un circuit qui comporte un appareil commandé pneumatiquement, valve caractérisée en ce qu'elle comporte: (a) un corps (11) présentant un orifice amont (19) d'admission de l'air comprimé destiné à être relié à une source d'air comprimé, et un orifice aval de travail (26) destiné à être relié à un appareil commandé pneumatiquement monté dans le circuit, ainsi qu'un seul trajet d'écoulement reliant lesdits orifices;, (b) un régulateur de pression réglable (30) monté sur le trajet d'écoulement et comportant un obturateur (50) qui est mobile entre une position ouverte et une position fermée pour imposer une pression réglée en aval près de l'orifice de travail (26) lorsque l'air comprimé circule de la source dans l'orifice d'admission ou amont (19) et sur le trajet d'écoulement dans une direction vers l'orifice aval (26), et ledit obturateur (50) est mis en position fermée lorsque la pression régnant en aval atteint une valeur réduite prédéterminée; et (c) un clapet de retenue d'échappement (31)qui, monté sur le trajet d'écoulement en parallèle avec le régulateur de pression (30)1 est placé en position fermée lorsque l'air comprimé circule sur le trajet d'écoulement dans la direction citée en premier lieu vers l'orifice aval (26) et peut être mis en position ouverte pour laisser s'échapper librement l'air par ledit trajet d'écoulement dans l'autre direction vers l'orifice amont (19). 2. Valve selon la revendication 1, caractérisée en ce que le trajet d'écoulement reliant lesdits orifices comporte un premier passage (20) relié à l'orifice d'admission (19) et un second passage (24) relié à l'orifice aval ou de travail (26) et en ce que les premier et second passages sont reliés par un premier canal ou alésage (22) présentant un siège (62) du régulateur de pression à son extrémité voisine du second passage (24) et un second canal ou alésage (23) parallèle au premier canal (22) et présentant un siège (87) d'une soupape de retenue à son extrémité voisine du premier passage (20), ledit régulateur de pression (30) comportant un obturateur mobile (50) destine a venir au contact du siège (62) et la soupape (78) comportant une tête mobile (79) destinée à venir en contact avec le siège (87). 3. Valve selon la revendication 2, caractérisée en ce que le régulateur de pression (30) présente une tige inférieure mobile (44) sur laquelle est monté l'obturateur mobile (50) et un dispositif de poussée réglable destiné à solliciter la tige inférieure (.44) pour régler la pres- sion pneumatique régnant en aval à. une faible valeur prédé- terminée. 4. Valve selon la revendication 3, caractérisée en ce que le dispositif de poussée réglable destiné à exercer une force sur la tige inférieure (44) comporte une tige supérieure (32) vissée dans la valve (10) et un ressort (46) dont une extrémité est en contact avec la tige supérieure (32) et dont l'autre extrémité est en contact avec la tige inférieure (44)1de sorte que, lorsque la tige supérieure (32) est ajustée vers l'intérieur de la valve (10), la force exercée sur la tige inférieure (44) augmente et, lorsque la tige supérieure (32) est réglée vers l'extérieur de la valve (10), la force exercée sur la tige inférieure (44) diminue. 5. Valve selon la revendication 4, caractérisée en ce que la tige inférieure mobile (44) présente à une extrémité une tête ou piston (45) qui est en contact avec le ressort (46) et est mobile dans un troisième alésage ou canal (42) ménagé dans la valve (10) et com- muniquant avec le premier passage (20) à distance du premier canal (22) et en alignement avec celui-ci qui présente un siège (62) pour le régulateur de pression à son extrémité voisine du second passage (24) et un joint (48) d'équilibrage de pression entourant la tête (45) de la tige inférieure et assurant l'étanchéité sur une zone du troisième canal (42) qui est égale à celle du siège (62) avec laquelle l'obturateur (50) du régulateur de pression (30) est en contact. 6. Valve selon la revendication 4, caractérisée en ce que le clapet de retenue (31) comporte une tige fixe (66) montée dans la valve (10) et supportant la soupape mobile (78). 7. Valve selon la revendication 6, caractérisée en ce que: (a) la tige fixe (66) présente dans une extrémité un alésage axial (77) présentant une extrémité fermée ou fond (81) et une extrémité ouverte (76) qui communique avec le passage supérieur (20); (b) la soupape mobile (78) présente une tige (82) qui coulisse dans l'alésage (77) de la tige fixe (66); et (c) un ressort (84) est monté dans l'alésage (77) de la tige fixe (66) et sollicite normalement la tige (82) de la soupape mobile à l'écart du fond (81) de l'alésage axial (77) de la tige fixe. 8. Valve selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'un organe de blocage (93) est monté dans le corps (11) de la valve (10) et peut être mis en prise d'une façon amovible avec la tige supérieure (32) du régulateur (30).