Brevet FR2487090A1 — publié le 19820122

Le principe des manipulateurs à fluide sous pression est connu : une ou plusieurs valves de régulation de la pression d-'un fluide sont commandées pour diriger vers un ou plusieurs circuits d'utilisation un fluide dont la pression doit pouvoir varier en fonction des exigences des utilisateurs. De manière classique, une valve de régulation de pression comprend trois enceintes à pressions décroissantes : l'enceinte d'admission d'un fluide sous pression, l'enceinte d'échappement vers le circuit d'utilisation concerné et l'enceinte de retour du fluide non utilisé vers un réservoir à faible, ou sans pression. Dans le cas où l'organe de régulation est constitué par un tiroir, généralement coulissant axialement, des fuites inévitables se produisent entre les enceintes d'admission et d'échappement, d'une part, et, les enceintes.d'échappemeat et de retour, d'autre part.En outre, d'autres phénomènes secondaires parasites se manifestent, et coopèrent à compléter l'effet déséquilibrant desdites fuites sur la position du tiroir, provoquant globalement une instabilité indésirable du tiroir, génératrice de fluctuations de la pression alimentant le circuit d'utilisation. L'invention entend remédier à ces inconvénients en proposant une nouvelle valve de régulation, dont une application est constituée par la réalisation de manipulateurs hydrauliques stables et précis. L'invention a donc pour objet une valve de régulation de la pression d'un fluide fonctionnant par réduction de pression et constituée par - un corps de valve, - une enceinte d'admission d'un fluide sous pression, contenant un fluide avant régulation, - une enceinte d'échappement d'un fluide à la pression régulée inférieure à la pression régnant dans l'enceinte d'admission? - une enceinte de retour de fluide, généralement à un réservoir sans pression, contenant un fluide à une pression au plus égale, et généralement inférieure à celle de l'enceinte d'échappement, - un tiroir de régulation, qui est monté mobile à l'intérieur du corps de la valve et est susceptible d'occuper l'une des trois positions suivantes :: une première position, dans laquelle ce tiroir, d'une part, met en communication l'enceinte d'échappement avec l'enceinte d'admission, un espace-réglable étant ménagé entre ce tiroir et le corps de la valve, d'autre part, isole cette enceinte d'échappement de l'enceinte de retour, une deuxième position, dans laquelle le tiroir met en communication l'enceinte d'échappement avec l'enceinte de retour, un espace réglable étant ménagé entre ce tiroir et le corps de la valve, et, une position intermédiaire, dans laquelle, aux fuites près s'écoulant -entre luimême et le corps de la valve, le tiroir isole l'enceinte d'échappement de. l'enceinte d'admission, tout en ne réalisant pas la communication directe correspondant à sa deuxième position, - un organe de réglage de la position du tiroir comportant un poussoir, et, - un organe élastique disposé entre lesdits poussoir et tiroir. Cette valve comporte un moyen de mise en communication, dans la position intermédiaire du tiroir, de l'enceinte d'échappement avec l'enceinte de retour, qui constitue une restriction calibrée dont les dimensions sont choisies de manière que le débit de fluide la traversant soit au moins égal à la valeur maximale du débit de fuite s'écoulant de l'enceinte d'admission vers l'enceinte d'Echappement, alors que le tiroir est disposé dans sa position intermédiaire. Les avantageuses dispositions suivantes sont en outre de préférence adoptées - ledit moyen de mise en communication est constitué par un conduit calibré, qui est ménagé dans le tiroir et qui, dans la position intermédiaire du tiroir, relie l'enceinte d'échappement à l'enceinte de retour - dans la position intermédiaire du tiroir, le- con- duit calibré débouche dans une gorge, qui est ménagée dans l'un des deux éléments -tiroir et corps de la valve- et qui communique avec l'enceinte de retour - le conduit calibré comporte deux tronçons communiquant, -un tronçon axial, en permanence avec l'enceinte d'échappement, et, un tronçon radial, dans ladite position intermédiaire du tiroir, avec l'enceinte de retour - le tronçon axial s'étend depuis une extrémité du tiroir et est, à cette extrémité, obturé, communiquant en permanence avec l'enceinte d'échappement au moyen d'un tronçon radial complémentaire L'invention sera mieux comprise, et des caractéristiques secondaires et leurs avantages apparaitront au cours de la description de réalisations 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. I1 sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une coupe axiale d'une première réalisation d'une valve conforme à l'invention, dans une position intermédiaire de son tiroir ; - les figures 2 et 3 representent la valve de la figure 1, dans deux positions extrêw distinctes de son tiroir ; et, - la figure 4 est une coupe axiale d'une deuxième réalisation d'une valve conforme à l'invention. Le dispositif hydraulique représenté sur la figure 1 comprend - une valve de régulation 1, - un réservoir de fluide sans pression 2, - une pompe 3, qui est reliee, par son conduit d'aspiration 4 au réservoir 2, et, par son conduit de refoulement 6à un raccord d'admission 5, dont est munie la valve 1, - un clapet de décharge tare 7, qui est disposé sur un conduit 8 reliant le conduit de refoulement 6 au réservoir 2, - un conduit de retour de fluide 9, qui relie un raccord 13 d'évacuation du fluide, dont est munie la valve 1, au réservoir 2, - un circuit d'utilisation 10, qu'un conduit 11 relie à un raccord d'échappement 12 du fluide à pression après-régula- tion. La valve de régulation 1 comprend - un corps de valve 14, - un alésage 15 ménagé à l'intérieur du corps 14, - deux chambres 16 et 17, disposées, chacune, à une extrémité de l'alésage 15, - trois gorges qui sont ménagées dans le corps 14, débouchent chacune, dans l'alésage 15, et sont disposées successivement de la chambre 16 jusqu'à la chambre 17 dans l'ordre suivant une gorge d'admission 18, qu'un conduit 29 > interne au corps 14, relie en permanence au raccord d'admission 5, une gorge d'échappement 20, qu'un conduit 21, interne au corps 14, relie en permanence au raccord d'échappement 12, et- > une gorge d'évacuation 22, qu'un conduit 23, interne au corps 14, relie en-permanence au raccord d'évacuation 13, - - un conduit 24, interne au corps 14, qui relie en permanence la chambre 16 au conduit 23, - un conduit 25, interne corps 14, qui relie en permanence le conduit 21 à la chambre 17, - un tiroir 26, qui est monté coulissant dans l'alesa- ge 15 et qui comporte deux gorges 27 et 28 qui communiquent, dans la position occupée par le tiroir dans la figure 1, dite position intermédiaire, respectivement, la gorge 27 du tiroir avec la gorge d'admission 18 du corps, et, la gorge 28 du tiroir avec la gorge d'évacuation 22 du corps, - un poussoir 29, qui est monté coulissant dans le corps 14, coaxial à l'alésage 15 et qui comporte une face de poussée 30, - un premier ressort 31, qui est dispose à l'intérieur de la chambre 16, entre dellx coupelles 32, 33 respectivement montées aux extrémites du poussoir 29 et du tiroir 26, - un deuxième ressort 34, qui est disposé à l'intérieur de la chambre 17, entre l'autre extrémité du tiroir 26 et le corps 14, et, - un conduit interne au tiroir, qui comprend un tron çon axial 35, communiquant avec la chambre 17, un tronçon radial 36 reliant le tronçon axial 35 à la gorge 28, et, une restriction calibrée 37, disposée sur le conduit radial 36. I1 convient de noter que le ressort 31 tend à pousser le tiroir 26 vers la chambre 17, alors que le ressort 34 tend, au contraire, à pousser le tiroir 26 vers la chambre 16. Ce tiroir est, dans la configuration de la figure 1, en équilibre sous les effets de ces deux ressorts et de celui de la pression du fluide contenu dans la chambre 17. Toujours dans la.configuration de la figure 1, le tiroir 26 isole l'une de l'autre, aux fuites près entre lui-même et l'alésage 15, les enceintes successives suivantes - la chambre 16 de la gorge d'admission 18, - la gorge d'admission ]8 de la gorge d'échappement 20, - la gorge d'échappement 20 de la gorge d'évacuation 22, et, - la gorge d'évacuation 22 de la chambre 17. Enfin, les deux arêtes 39 et 40 du tiroir 26, qui sont susceptibles d'interrompre sélectivement la communication entre, l'une 39, les gorges 18 et 20, l'autre 40, les gorges 20 et 22, et qui interrompt effectivement cette communication dans la configuration de la figure 1, sont munies de fentes de progressivité 38. Les pressions dans les trois gorges 18, 20, 22 ont des valeurs décroissantes égales, par exemple, à 50 bars, 10 bars et 2 bars. On sait'que l'étanchéité réalisée entre enceintes à des pressions différentes par un tiroir est médiocre. Des fuites se produisent-donc entre l'ale3we 15 et le tiroir, et dts débits de fuite s'établissent1 d'une part, un premier débit, de la gorge d'admission 18 vers la gorge d'échappement 20, d'autre part, un deuxième débit, de la gorge d'échappement 20 vers la gorge d'évacuation 22. il a été constaté, à jour, que, en général, le premier débit était supérieur au deuxième débit, si bien qu'un excédent de fluide pénétrait dans la gorge d'échappement 20 et provoquait une élévation de la pression dans la chambre 17, élévation de pression indésirable, car ayant pour conséquence de déplacer le tiroir 26 et de provoquer des perturbations gênantes de la pression du fluide alimentant le circuit d'utilisation 10 (cons titre par exemple par un vérin). Dans le cas de la valve représentée, ces perturbatisons ont été supprimées, car cet excédent de fluide s'échappe vers le réservoir 2, par les conduits 35 et 36, à travers la restriction 37. La perte de charge globale de ces deux conduits et de cette restriction calibrée a précisément:eté calculée pour que puisse être évacué le débit de fuite maximal qui s'écoule de la gorge d'admission 18 vers la gorge d'échappement 20, et qui est calculable, de maniere classique. Ainsi, dans tous les cas, ce débit de fuite peut être évacue, ce qui permet d'éviter toute variation indésirable de la pression dans la gorge d'échappement 20.Sur la figure 1, sont schématisés par des flèches F16, F36 et F18, les débits s'echappant de la chambre 16 et du conduit 36, vers le réservoir 2 pour les deux premiers, et pénétrant dans la gorge d'admission 18, pour le dernier. Les figures 2 et 3 ont essentiellement pour but de montrer deux autres positions du tiroir 26. La première autre position est celle de la figure 2, dans laquelle - la force F30, appliquée sur la face 30 du poussoir 29, est grande, et provoque un enfoncement du tiroir 26 vers la chambre 17, - le tiroir 26 isole la chambre 16 de la gorge 18, - la gorge 27 du tiroir met en communication les gorges d'admission 18 et d'échappement 20 du corps 14 (flèche G), par l'intermédiaire de espace qui est compris entre l'arête 39 du tiroir 26 et l'arrête 41 du corps 14, délimitant la gorge 20, et qui constitue une restriction de laminage du fluide, provoquant une réduction de pression entre la gorge d'admission 18 et la gorge d'échappement 20, - le tiroir 26 isole la gorge d'échappement 20 de la gorge d'évacuation 22, aux fuites près, - un débit de fluide alimente le circuit d'utilisation (flèche H). La deuxième autre position est celle de la figure 3, dans laquelle - la force F30 est faible ou nulle, ce qui provoque au contraire, un déplacement du tiroir 26 vers la chambre ]6, - le tiroir 26 isole la gorge d'admission 18 de la chambre 16,--aux fuites près, - la gorge 28 du tiroir met en communication les gorges d'échappement 20 et d'évacuation 22 (flèche L), par l'intermé- diaire de l'espace qui est compris entre l'arête 40 du tiroir 26 et l'autre arete, 42, délimitant la gorge 20, et qui constitue également une restriction de laminage du fluide provoquant une reduction progressive de la pression entre la gorge d'échappement 20 et la gorge d'évacuation 22, le fluide contenu dans le cir cuit d'utilisation s'en échappant vers la gorge 20 (flèche &commat; . La réalisation de la figure 4 est identique, du point de vue fonctionnel, à celle de la figure 1, et ne comporte que les différences structurelles suivantes - les gorges ménagées dans le corps 14 se succèdent, à partir de la chambre 16, dans l'ordre suivant : gorge d'évacua- tion 22, gorge d'admission 18 et gorge d'échappement 20 ; ; - le tiroir 26 est entièrement cylindrique et ne comporte aucune gorge, - par contre, ce tiroir 26 comporte un conduit central 43, qui, par des orifices 44,'débouche à la périphérie du tiroir, et, par d'autres orifices 45, débouche dans la gorge 20, - les orifices 44, obturés par l'alésage 15 dans la configuration intermédiaire (celle de la figure 4), communiquent, soit avec la gorge d'admission 18 dans une première autre confi- guration, soit avec la gorge d'évacuation 22 dans une deuxième autre configuration, faisant naturellement communiquer le circuit d'utilisation 10 avec, soit l'alimentation en fluide sous pression, soit le réservoir 2, - le conduit radial 36 débouche en permanence dans la gorge d'évacuation 22 et est raccordé à l'unique conduit axial 43, - la gorge d'évacuation 22 communique en permanence directement avec la chambre 16, dans laquelle elle débouche, ce qui supprime la nécessité de prévoir un conduit analogue au conduit 24, - de manière analogue, la gorge d'échappement 20 com munique directement et en permanence avec la chambre 17, dans laquelle elle débouche, ce qui supprime la nécessité de prévoir un conduit analogue au conduit 25. Ainsi, ne changeant rien aux fonctions déjà realisées par la réalisation des figures 1 à 3, la réalisation de la figure 4 apparaît, par certains aspects de sa structure, plus simple que celles des figures 1 à 3. Les particularités suivantes peuvent également être notées - vis-a-vis de la réalisation des figures 1 à 3, la distance d séparant les arêtes 41 et 42 de la gorge d'échappement 20 est généralement, et, dans l'exemple représenté, effectivement inférieure à la distance ID séparant les fentes de progressivité 38 opposées, ce fait contribuant à provoquer et à accentuer les fluctuations de pression dues aux fuites, par suite de l'inégalité des pressionsd'équilibre ;; - un phénomène analogue est constaté vis-à-vis de la réalisation de la figure 4, dans laquelle la hauteur H de l'Epau- lement du corps 14 séparant les gorges d'admission 18 et de retour 22 est généralement supérieure à la hauteur hors tout h des orifices 44 - le conduit axial 43 du tiroir de la figure 4 est foré à partir d'une extrémité de ce tiroir, qui est ensuite munie d'un filetage 46, et > ensuite obturée par un bouchon 47 vissé dans ce filetage. Ainsi, le tiroir est rendu insensible aux effets des forces hydrodynamiques qui tendent à le déplacer plus rapidement que ne le ferait la seule pression statique, lors du passage du fluide. L'invention n'est pas limitée aux réalisations représentées, mais en couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient leur être apportées sans sortir de leur cadre, ni de leur esprit. En particulier, - le tiroir pourrait, en variante, etre non plus coulissant, mais rotatif ; - le fluide utilisé peut être un gaz comprimé - la force F30 qui agit sur le poussoir 29 peut etre engendrée directement, manuellement par exemple, ou indirectement, au moyen d'un électroaimant, par exemple ; - enfin, la perte de charge des conduits intérieurs au tiroir 26, 35 et 36, ou 36 et 43, et, de la restriction 37, peut être obtenue en variante, soit par un ou plusieurs méplats ment gés à la périphérie du tiroir 26, soit par l'adoption d'un diamè- tre de ltextremite du tiroir de la figure 1, qui plonge dans la chambre 17, inférieur au diamètre de l'alésage 15. REVENDICATIONS 1 - Valve de régulation de la pression d'un fluide fonctionnant par réduction de pression et constituée par - un corps de valve (14), - une enceinte (18) d'admission d'un fluide sous pession, contenant un fluide avant régulation,. - une enceinte (20) d'échappement d'un fluide-à la pression régulée inférieure à la pression régnant dans l'enceinte d'admission, - une enceinte (22) de retour de fluide, généralement à un réservoir sans pression (2), contenant un fluide à une pression au plus égale, et généralement inférieure à celle de l'enceinte d'échappement, - un tiroir de régulation (26), qui est monté mobile à l'intérieur du corps de la valve et est susceptible d'occuper l'une des trois positions suivantes :: une première position (figure 2), dans laquelle ce tiroir (26), d'une part, met en communication l'enceinte d'échappement (20) avec l'enceinte d'admission (18), un espace réglable étant ménagé entre ce tiroir et le corps de la valve, d'autre part, isole cette enceinte d'échappement (20) de l'enceinte de retour (22), aux fuites près, s'écoulant, notamment, entre le tiroir (26) et le corps (14) de la valve, une deuxième position (figure 3) dans laquelle le tiroir (26) met en communication l'enceinte d'échappement (20) avec l'enceinte de retour (22), un espace réglable étant ménagé entre ce tiroir (26) et le corps (14) de la valve, et, une position intermédiaire (figure 1), dans laquelle, aux fuites près s'écoulant, notamment entre lui-même et le corps de la valve, le tiroir (26) isole l'enceinte d'échappement (20) de l'enceinte d'admission (18), tout en né réalisant pas la communication directe correspondant à sa deuxième position, - un organe (29) de réglage de la position du tiroir (26) comportant un poussoir (29), et, - un organe élastique (31) disposé entre lesdits poussoir (29) et tiroir (26), caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen (35-36-37) de mise en communication, dans la ppsition intermédiaire du tiroir (figure 1) de l'enceinte d'échappement (20) avec l'enceinte de retour (22), qui constitue une restriction calibrée dont les dimensions sont choisies de manière que le débit de fluide la traversant soit au moins égal à la valeur maximale du débit de fuite s'écoulant de l'enceinte d'admission (18) vers l'enceinte d'échappement (20) alors que le tiroir (26) est disposé dans sa position intermédiai- re. 2 - Valve selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit moyen de mise en communication est constitué par un conduit calibré (35-36-37), qui est ménagé dans le tiroir (26) et qui, dans la position intermédiaire du-tiroir, relie l'enceinte d'échappement (20) à l'enceinte de retour (22). 3 - Valve selon la revendication 2, caractérisée en ce que, dans la position intermédiaire du tiroir, le conduit calibré débouche dans une gorge (28 ou 22), qui est ménagée dans l'un des deux éléments -tiroir (26) et corps (14) de la valve- et qui communique avec l'enceinte de retour (22). 4 - Valve selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que le conduit calibré comporte deux tronçons communiquant, -un tronçon axial (35), en permanence avec l'enceinte d'échappement (20), et, un tronçon radial (36), dans ladite position intermédiaire du tiroir, avec l'enceinte de retour (22). 5 - Valve selon la revendication 4, caractérisée en ce que le tronçon axial s'étend depuis une extrémité du tiroir et est, à cette extrémité, obturé (47) > communiquant en permanence avec l'enceinte d'échappement (20) au moyen d'un tronçon radial comple- mentaire (45).