Brevet FR2476770A1 — publié le 19810828

Les applications des fluides sous pression, telles que notamment conçues par la technique hydraulique, conduisent à réa- liser des diviseurs d'un débit primaire en deux débits secondaires, dont les valeurs sont dans un rapport déterminé et dont la somme est égale audit débit primaire. Selon la technique connue, un diviseur de débit est constitué par un corps de diviseur, dans un alésage duquel un ti- roir est monté flottant et a ses extrémités opposées, qui délimi- tent deux restrictions variables disposées sur deux conduits dis- tincts reliant l'admission aux deux échappements du fluide. Sur ces deux conduits, entre l'admission et les deux premières restric- tions citées, sont disposées deux deuxièmes restrictions de va- leurs invariables. On constate que le fonctionnement obtenu, en adoptant de telles deuxièmes restrictions invariables, n'est satisfaisant que lorsque ses caractéristiques, notamment la valeur du débit primaire, sont proches de la valeur théorique qui a été adoptée pour calculer les dimensions du diviseur de débit. Dès que l'on s'écarte des caractéristiques particulières précitées, le fonction- nement devient défectueux. Ainsi: - lorsque le débit primaire est inférieur au débit théo- rique, la sensibilité du diviseur devient mauvaise et le rapport de division varie de-manière incontrôlée et indésirable 5 - lorsqu'au contraire, le débit primaire est sup4rieur au débit théorique, la sensibilité est conservée et le rapport de division est obtenu, mais les pertes de charge et lbechauffe- ment du fluide deviennent importants, et le mauvais rendement obte- nu rend inutilisable le diviseur. L'idée inventive a consisté à concevoir des deuxièmes restrictions de valeurs variables, dont les caractéristiques s'a- daptent en onction de la valeur du débit primaire. L'invention est donc relative à un diviseur de débit constitué par: - un corps, - un orifice d'admission traversé par un débit primai- re de fluide à diviser, - deux orifices d'échappement de deux débits secondai- res issus de la division du débit primaire,. - deux chambres internes ménagées dans le corps, - deux premiers conduits reliant, chacun, une chambre interne à l'orifice d'admission, - deux deuxièmes conduits reliant, chacun, une chambre interne à un orifice d'échappement, - un tiroir flottant présentant, deux premières faces distinctes qui sont dispo- sées, chacune, en regard de l'arête de séparation d'une chambre interne et du deuxième conduit correspondant, et à une distance variable de cette arête, de manière à délimiter une première res- triction de section variable entre lesdites première face et arê- te, et, deux deuxièmes faces axiales qui sont orientées en sens opposés et sont en communication, chacune, avec une chamn- bre interne, et, - deux deuxièmes restrictions disposées, l'une sur l'un desdits premiers conduits, l'autre, sur l'autre de ces premiers conduits. Chacune des deuxièmes restrictions est munie d'un dis- positif de réglage de sa valeur qui en fait varier la section de passage dans le même sens que, et en correspondance à une varia- tion dudit débit primaire. De manière avantageuse, les dispositions suivantes sont en outre adoptées - chacune des deuxièmes restrictions est constituéê par un tiroir qui est monté coulissant avec étanchéité dans un alésage ménagé dans le corps du diviseur de débit, chacun desdits premiers conduits débouchant par un orifice fixe dans ledit alésa- ge, est attelé à un ressort de rappel en position en étant soumis aux effets antagonistes de ce ressort de rappel et de la pression du fluide traversant l'orifice d'admission, et, 247677'O est muni d'au moins un conduit de communication qui débouche à sa périphérie par un orifice mobile susceptible, d'une part, d'être masqué par la paroi de l'alésage, d'autre part, après un déplacement du tiroir sous l'effet prépondérant de la pression du fluide traversant l'orifice d'admission, d'être au moins partiellement superposé audit orifice fixe; - les conduits de communication relatifs aux deux deu- xièmes restrictions sont ménages dans un tiroir unique - chaque tiroir comporte un évidement axial en communi- cation permanente avec l'orifice d'admission, cependant que le conduit de communication relatif à chaque deuxième restriction' est constitué par au moins un trou traversant radialement la pa- roi dudit évidement, - les conduits de communication relatifs aux deux deu- xièmes restrictions sont constitués par deux séries de trous tra- versants identiques, les trous d'une série étant centrés dans un même plan transversal perpendiculaire à l'axe du tiroir, et les deux plans transversaux relatifs aux deux séries de trous traver- sants étant distincts; - le rapport théorique de division est fonction du rap- port du nombre de trous traversants d'une série au nombre de trous traversants de l'autre série - l'orifice fixe relatif à chaque premier conduit est constitué par une gorge circulaire ménagée dans le corps du divi- - seur et débouchant dans ledit alésage; - les deux deuxièmes conduits sont reliés par un conduit d'équilibrage sur lequel est disposée une autre restriction. L'invention sera mieux comprise, et des caractéristiques secondaires et leurs avantages apparaîtront au cours de la descrip- tion d'une réalisation 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 les- quels - la figure-l est une coupe schématique d'un diviseur de débit conforme à l'invention; - 4 - la figure 2 est une coupe axiale du tiroir réalisant les deuxièmes restrictions du diviseur de débit de la figure 1, dans une première configuration de fonctionnement - la figure 3 est une coupe.suivant IIIIII de la figure 2; - la figure 4 est une coupe suivant IV-IV de la figure 2; - la figure 5 est une vue d'un développement plan du tiroir de la figure 2 - la figure 6 est une coupe axiale analogue à celle de la figure 2, du mie tiroir, mais dans une deuxième configuration de fonctionnement; et, - la figure 7 est un développement plan, analogue à celui de la figure 5, du tiroir de la figure 6. Le diviseur de débit représenté comporte - un corps 1, - un alésage 2, un tiroir cylindrique 3, qui est monté coulissant avec étanchéité dans l'alésage 2, - deux chambres 4 et 5,-qui constituent les prolonge- ments des extrémités de l'alésage 2, - deux ressorts de rappel élastique 6 et 7, qui sont interposés entre les fonds 8 et 9 des deux chambres et les extré- mités du tiroir 3, maintenant celui-ci en une position moyenne, et qui sont guidés par des tronçons cylindriques 10 solidaires des extrémités du tiroir, et qu'ils entourent, - un orifice 11 d'admission d'un débit primaire de flui-' de à diviser, - un alésage 12, dont une extrémité est constituée par l'orifice 11 d'admission, - un tiroir 13, qui comporte un fond intermédiaire 14, qui est cylindrique, tubulaire, muni d'un évidement axial 15 li- mité par le fond intermédiaire 14 et par une ouverture 16, et, qui est monté coulissant avec étanchéité dans l'alésage 12, son ouver- ture 16 communiquant avec la partie de cet alésage limitée par l'orifice d'admission Il du débit primaire, - deux gorges 17 et 18, ménagées dans le corps 1, dg- bouchant dans l'alésage 12, - deux premiers conduits 19 et 20, qui relient les chambres 4 et 5 aux gorges 17 et 18, respectivement, - deux deuxièmes conduits 21 et 22, qui débouchent, d'une part, dans des gorges 23 et 24 dont l'arîte 25, 26 d'un des flancs est contiguë à ladite chambre 4, 5, respectivement, d'autre part, à l'extérieur du corps 1, par des orifices d'échappement 21a, 22a, - un conduit de raccordement principal 27, - deux conduits de retour 28, 29, reliant des gorges , 31 audit conduit de raccordement principal 27, - deux clapets de non-retour 32, 33, qui, en position de fermeture, isolent les gorges 23, 24 des conduits de retour 28, 29, reliant au contraire, en position d'ouverture, lesdites gorges et conduits de retour, respectivement, - une chambre 34, qui constitue le fond de l'alésage 12, qui contient un ressort de rappel élastique 41 du tiroir 13, et qui est en communication permanente avec les premiers conduits 19, 20 par deux conduits 35, 3E dits, de retour des fuites, sur lesquels deux restrictions 37, 38 sont disposées, respectivement, - des conduits secondaires de retour 39, 40, qui re- lient les faces arrières des clapets de non-retour 32, 33 à l'un des conduits de retour, le conduit de retour 28, en l'espèce, - un conduit d'équilibrage 42, qui relie les deuxièmes conduits 21 et 22, et, - une restriction 43, disposée sur ce conduit d'équili- brage 42, Les extrémités actives du tiroir cylindrique 3 compor- tent deux premières faces tronconiques 44, 45 qui sont disposées en regard des arêtes 25, 26, et qui délimitent, entre elles-mêmes et ces arêtes, des premières restrictions 46, 47, respectivement, de valeurs variables en fonction de la position du tiroir 3 dans l'alésage 2. Ces premières restrictions réalisent les communica- tions entre la chambre 4 et la gorge 23, et, entre la chambre 5 et la gorge 24. Ces extrémités du tiroir 3 comportent également deux deuxièmes faces 48, 49, qui, transversales, sont perpendiculai- res à l'axe 50 du tiroir 3, sont orientées en sens opposés, et, sont en communication permanente avec les chambres-4, 5, respecti- vement. Il convient maintenant de décrire plus en détail la cons- titution du tiroir tubulaire 13. On se reportera pour ce faire aux figures 2 à 7. On note, tout d'abord, que la paroi cylindrique du ti- roir, qui sépare l'évidement axial 15 de la face cylindrique exter- ne 51 (qui coulisse avec étanchéité dans l'alésage 12) est traver- sée par deux séries de trous identiques: une série de deux trous 52 centrés dans un plan transversal 53 et diamétralement opposés, et, une série de quatre trous 54, de même diamètre que les trous 52, mais centrés dans un autre plan transversal, le plan 55 et an- gulairement décalés de 90 par rapport à l'axe 56 du tiroir 13. On remarque également que, en fonction de la valeur du débit primaire qui traverse l'orifice d'admission Il, et donc de la pression qui agit sur le fond intermédiaire 14 du tiroir 13, et dont l'effet est antagoniste de l'effet de rappel du ressort 41, le tiroir 13 est plus ou moins enfoncé dans l'alésage 12. Ainsi, deux configurations distinctes sont représentées en regard, d'une part, des figures 2 à 5, d'autre part, des figures 6 et 7. La configuration des figures 2 à 5 correspond à un dé- bit primaire grand. La pression du fluide agissant sur le fond intermédiaire 14 est relativement grande et est suffisante pour vaincre en partie la force de rappel du ressort 41, permettant une hauteur A importante du recouvrement de superposition des trous 52 et 54, et, des gorges correspondantes 17, 18. A noter que le recouvrement des trous 52 et de la gorge 17 a une valeur A égale à celui des trous 54 et de la gorge 18. Les sections des par- ties des trous 52, 54 qui sont superposées aux gorges 17, 18, res- pectivement, de passage du fluide contenu dans l'évidement axial vers les premiers conduits 19 et 20 ont une valeur relative- ment grande, bien que constituant des restrictions à l'écoulement dudit fluide. La configuration des figures 6 et 7 correspond, au contraire, à un débit primaire petit, inférieur à celui de la configuration précédente. La pression agissant sur le fond inter- médiaire 14 est inférieure à la précédente, et le ressort 41 a re- poussé le tiroir 13 vers l'orifice d'admission 1l, ce qui provoque un recouvrement-des trous 52 et 54, et, des gorges correspondantes 17, 18, inférieur au précédent. La hauteur de recouvrement B des trous 52 et de la gorge 17, égal au recouvrement des trous 54 et de la gorge 18, est inférieur à la valeur A précédente. Les sec- tions des parties des trous 52, 54, qui sont superposées aux gorges 17, 18, respectivement, et qui constituent les sections de passage, formant restrictions, du fluide de l'évidement 15 vers les premiers conduits 19 et 20 ont une valeur petite, inférieure à celles correspondantes de la configuration précédente. En ce qui concerne le fonctionnement obtenu, on note que le rapport de division des débits s'écoulant dans les pre- miers conduits 19 et 20, et qui résulte du rapport des sections de passage du fluide de l'évidement axial 15 vers ces deux con- duits, à travers les parties des trous 52 et 54, superposées aux gorges 17, 18, respectivement, est, en l'espèce, égal au rapport du noibre des trous (2/4 = 0,5). Ce rapport conserve sa constance qudl que soit la valeur du débit primaire et celle de la pression agissant sur le fond 14, ce qui est une première caractéristique importante. Mais ce qui a également une grande importance, est le fait que les pertes de charge qui résultent du passage du fluide à travers les restrictions formées par les parties des trous 52, 54 superposées aux gorges 17, 18, conservent en permanence des va- leurs acceptables. En effet, lorsque le débit primaire est faible, la hauteur de recouvrement B est telle que les sections de passa- ge du fluide à travers les trous 52 et 54 sont adaptées à la va- leur de ce débit. Cette hauteur B est petite. Lorsque le débit primaire est grand, la pression qui en résulte provoque automati- quement un déplacement du tiroir qui agrandit lesdites sections de passage, pour aboutir à une hauteur A de recouvrement supérieu- re à B. La variation de la section de passage, compte tenu de la 2-476770 force de rappel du ressort 41, de la valeur de la pression dans l'évidement 15 et des positions relatives des trous 52, 54 par rapport aux gorges 17, 18, est telle que la parte de charge a une valeur sensiblement constante. En particulier, le diviseur de dé- bit est-bien adapté à la division de débits primaires grands. La fonction du tiroir 3 est, elle, tout à fait classi-- que dans la technique des diviseurs de débits. Ainsi, dans les deuxièmes conduits 21, 22 s'écoulent les débits secondaires issus de la division du débit primaire de fluide. Le rapport de division, comme cela vient d'être vu, est constant et égal au rapport théorique correspondant à la défini- tion du tiroir 13. Il se peut cependant que les récepteurs alimen- tés par ces débits secondaires aient la nécessité d'avoir des dé- bits d'alimentation légèrement différents de ceux traversant les deuxièmes conduits 21, 22. C'est pour réaliser la compensation du débit s'écoulant dans l'un de ces deuxièmes conduits par une par- tie du débit s'écoulant dans l'autre deuxième conduit, qu'a été prévu le conduit d'équilibrage 42. Ainsi, l'excès momentané de débit dans l'un de ces deuxièmes conduits peut transiter par ledit conduit d'équilibrage et compléter le débit s'écoulant dans l'autre deuxième conduit. Naturellement, il ne convient pas, après avoir divisé avec précision le débit primaire, et d'avoir obtenu deux dé- bits secondaires ayant des valeurs précises, de remélanger sans précaution ces deux débits secondaires. C'est pourquoi, une res- triction 43 a été placée sur le conduit d'équilibrage 42, créant une gêne à un remêlange de ces débits secondaires. Quant aux clapets de non-retour 32, 33, leur fonction est, d'une part, lorsque le débit primaire devant être divisé pé- nètre par le conduit de raccordement principal 27, d'interdire le passage direct du fluide, par les conduits de retour 28, 29, vers - les deuxièmes conduits 21, 22, d'autre part, lorsque les récep- teurs reliés aux deuxièmes conduits 21, 22 sont réversibles et que ces deuxièmes conduits ne véhiculent plus le fluide d'alimen- tation de ces récepteurs, mais véhiculent au contraire le fluide d'échappement, de permettre aux débits de fluide d'échappement entrant par les deuxièmes conduits 21, 22 vers les gorges 23, 24, de s'écouler librement vers le conduit de raccordement principal 27, et de la, vers un réservoir de décharge sans pression, en sou- levant les clapets de non-retour 32, 33, et en s'écoulant par les conduits de retour 28, 29. L'invention n'est pas limitgeà la réalisation décri- te mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pour- raient lui être apportées sans sortir de son cadre, ni de son esprit. R E V E N D I C A T-I 0 N S 1 - Diviseur de débit constitué par: - un corps (1), - un orifice d'admission (11) traversé par un débit primaire de fluide à diviser, deux orifices d'échappement (21a, 22a) de deux dé- bits secondaires issus de la division du débit primaire, - deux chambres internes (4, 5) ménagées dans le corps, - deux premiers conduits (19, 20) reliant, chacun, une chambre interne (4, 5) à l'orifice d'admission (11), - deux deuxièmes conduits (21-23, 22-24) reliant, cha- cun, une chambre interne (4, 5) à un orifice d'échappement (21a, 22a), un tiroir flottant (3) présentant, deux premières faces distinctes (44, 45) qui sont disposées, chacune, en regard de l'arête (25, 26) de sépara- tion d'une chambre interne (4, 5) et du deuxième conduit corres- pondant (21-23, 22-24), et à une distance variable de cette arê- te, de manière à délimiter une première restriction (46, 47) de section variable entre lesdites première face et arête, et, 20. deux deuxièmes faces axiales (48, 49) qui sont orientées en sens opposés et sont en communication, chacune, avec une chambre interne (4, 5), et, - deux deuxièmes restrictions (52, 54) disposées, l'une (52) sur l'un (19) desdits premiers conduits, l'autre (54), sur l'autre (.20) de ces premiers conduits, caractérisé en ce que chacune des deuxièmes restrictions (52, 54) est munie d'un dispositif (13) de réglage de sa valeur qui en fait varier la section de passage dans le même sens que, et en corres- pondance à une variation dudit débit primaire. 2 - Diviseur de débit selon la revendication 1, carac- térisé en ce que chacune des deuxièmes restrictions-est constituée par un tiroir (13) qui - est monté coulissant avec étanchéité dans un alésage (12) ménagé dans le corps (1) du diviseur de débit, chacun des- dits premiers conduits (19, 20) débouchant par un orifice fixe I I (17, 18) dans ledit alésage, - est attelé à un ressort (41) de rappel en position en étant soumis aux effets antagonistes de ce ressort de rappel et de la pression du fluide traversant l'orifice d'admission (11) et, est muni d'au moins un conduit de communication (52, 54) qui débouche à sa périphérie par un orifice mobile susceptible, d'une part, d'être masqué par la paroi de l'alésage (12), d'autre part, après un déplacement du tiroir (13) sous l'effet prépondé- rant de la pression du fluide traversant l'orifice d'admission, d'9tre au moins partiellement superposé audit orifice fixe. 3 - Diviseur de débit selon la revendication 2, caracté- risé en ce que les conduits de communication (52, 54) relatifs aux deux deuxièmes restrictions sont ménagés dans un tiroir uni- que (13). 4 - Diviseur de débit selon l'une quelconque des reven- dications 2 et 3, caractérisé en ce que chaque tiroir (13) compor- te un évidement axial (15) en communication permanente avec l'ori- fice d'admission (11), cependant que le conduit de communication (52, 54) relatif à chaque deuxième restriction est constitué par au moins un trou traversant radialement la paroi dudit évidement. - Diviseur de débit selon la revendication 4, carac- térisé en ce que les conduits de communication relatifs aux deux deuxièmes restrictions sont constitués par deux séries de trous traversants identiques (52, 54), les trous d'une série étant cen- trés dans un même plan transversal (53, 55) perpendiculaire à l'axe (56) du tiroir, et les deux plans transversaux relatifs aux deux séries de trous traversants étant distincts. 6 - Diviseur de débit selon la revendication 5, carac- térisé en ce que le rapport théorique de division est fonction du rapport du nombre de trous traversants d'une série au nombre de trous traversant de l'autre série. 7 - Diviseur de débit selon l'une quelconque des re- vendications 2 à 6, caractérisé en ce que l'orifice fixe (17, 18) relatif à chaque premier conduit (19, 20) est constitué par une gorge circulaire (17',18) ménagée dans le corps' (1) du diviseur et débouchant dans ledit alésage (12). 8 - Diviseur de débit selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 7, caractérisé en ce que les deux deuxièmes conduits (21, 22) sont reliés par-un conduit d'équilibrage (42) sur lequel est disposée une autre restriction (43).