Brevet FR2492129A1 — publié le 19820416

La présente invention concerne une soupape de régulation de pression pour milieu pneumatique ou hydraulique sous pression, compor- tant un piston de soupape, une voie primaire, une voie secondaire et une voie d'échappement, une partie de soupape entre la voie primaire et la voie secondaire, ainsi qu'une partie de soupape entre la voie secondaire et la voie d'échappement. Les soupapes de régulation de pression ou de réduction de pres- sion ont pour but d'ajuster une pression primaire élevée sur une pres- sion secondaire plus basse. Pour une élévation de la pression secon- daire à la suite d'une influence extérieure, la quantité du milieu sous pression en excédent (par exemple de l'air ou un fluide hydrau- lique) doit être déchargée ou renvoyée à un réservoir. On connaît actuellement des soupapes de réduction de pression qui sont réalisées sous la forme des soupapes à coulisses. Ces soupapes présentent l'inconvénient qu'entre le côté primaire et le côté secondaire, ainsi qu'entre le côté secondaire et la voie vers le réservoir se présentent des fuites d'huile, ce qui, dans une exploita- tion en accumulation, par exemple quand plusieurs soupapes sont montées en parallèle, est un inconvénient car l'accumulateur ne peut se vider rapidement. Un objet de la présente invention consiste à prévoir une soupape du type mentionné dans le préambule, mais qui est transformée de manière à obtenir, en réduisant l'inconvénient mentionné, un fonctionnement de la soupape qui soit parfait et sûr. Suivant l'invention, ce but est atteint en ce que les parties de soupape sont réalisées comme des soupapes à siège. Les soupapes à sièges sont, de préférence pour une utilisation avec un milieu sous pression pneumatique, réalisées sous la forme de soupapes à disque avec garniture molle et, pour une utilisation avec un milieu sous pression hydraulique, sous la forme de soupape à siège conique. Pour l'échappement de pression, les sièges de soupape et leurs soufflets ou pistons ont les mêmes diamètres efficaces. Pour soulager les garnitures molles; le la course des disques des soupapes à sièges est de préférence limitée, entre la voie secondaire et la voie de décharge dans sa direction de fermeture, par une butée solidaire du corps. Le disque de la soupape à siège, entre la voie primaire et la voie secondaire, peut être prévu réglable axialement si bien que la course et le point de réglage de l'aimant actionnant la soupape peut être fixe. Pour diminuer le frottement du joint, on peut prévoir de relier le piston de soupape au corps de soupape par un soufflet. De préférence, le disque de soupape de la soupape à siège peut en outre être prévu entre la voie secondaire et la voie d'échappement avec un piston d'amortissement pour réduire les vibrations du système. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ain- si que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la des- cription suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: les Figs. 1 à 3 sont des coupes d'une soupape de régulation de pression pour milieu sous pression. pneumatique dans différents états, et la Fig. 4 est une coupe d'une soupape de régulation de pression pour milieu sous pression hydraulique. La soupape de régulation de pression 10 de la Fig. 1 comporte un corps 12 avec une voie primaire 14 pour un milieu sous pression à pression primaire élevée, de l'air dans l'exemple décrit, une voie secondaire 16, dans laquelle la pression est réglée, par l'installa- tion de l'aimant de réglage 34 de la soupape, à une pression inférieure à la pression primaire, et une voie d'échappement 18 qui, dans l'exemple décrit, c'est à dire pour une utilisation aavec un milieu sous pression pneumatique, débouche par exemple dans l'atmos- phère. Dans le corps 12, est monté un piston de soupape 20 déplaçable axialement. Le piston 20 comporte un disque de soupape 24 à une extrémité qui sur le dessin est en bas, le disque 24 formant avec un siège de soupape 22 formé dans le corps 12 une soupape à siège. Comme joint 26, on peut utiliser une garniture molle. Le disque 24 est, dans l'exemple de réalisation décrit vissé sur le piston 20 de manière à pouvoir être réglable dans le sens axial. Le filetage est étoupé d'une manière convenable, non montrée, et on peut prévoir un autre moyen pour fixer le disque 24 sur le piston 20 dans la position désirée. A son extrémité supérieure, en regardant les figures, il est prévu sur le piston 20 un siège de soupape 28 qui avec un disque 30 -qui est guidé dans le corps d'une manière convenable, forme aussi une soupape à siège. Comme garniture, on peut également utiliser ici une garniture molle 32. Le disque est sollicité du c8té opposé au siège de soupape 28, par un poussoir d'aimant 36 de l'aimant de réglage 34. La soupape à siège 22, 24 se trouve entre la voie primaire 14 et la voie secondaire 16, tandis que la soupape à siège 28, 30 se trouve entre la voie secondaire 16 et la voie d'échappement 18. Dans le corps 12, est prévue une butée 38 sur laquelle le disque 30 repose dans la position montrée à la Fig. 2, comme on le décrira plus en détail dans la suite. Le piston 20 est, dans l'exemple de réalisation montré, relié au corps 12 par un soufflet 40. Un ressort 42 travaillant à la compression et qui s'appuie, d'un c8té, sur le corps 12 et, de l'autre, sur un épaulement du piston, applique à ce dernier une poussée dans le sens inverse de celle de l'aimant de réglage 34. La soupape des Figs. 1 à 3 fonctionne de la manière suivante. A la voie primaire est appliqué le milieu sous haute pression. Les deux soupapes 22, 24, d'une part, et 28, 30, d'autre part, sont fermées, ce qui veut dire que la soupape de réglage se trouve dans la gamme de pression prédéterminée par l'aimant de réglage 34. La surface efficace de la soupape 22, 24 et la surface efficace du soufflet 42 sont égales si bien que le piston 20 ne supporte pas de pression. De plus, la surface efficace de la soupape 28, 30 est la même que celle de la soupape 22, 24. Sur le disque 30 est de haut en bas appliquée la force due à l'aimant de réglage 34. De bas en haut, est appliquée sur le disque la force du ressort de réglage 40 ainsi que la force qui résulte du produit de la pression secondaire par la surface efficace de la soupape 28, 30. A cet effet, dans le piston 20 est prévu un alésage axial débouchant au deux bouts, qui communique en permanence avec la voie secondaire 16, de manière que la pression secondaire agisse sur le disque 30 en sens contraire de la force de l'aimant de réglage 34. Dans la position de la soupape de réglage montrée à la Fig. 1, ces forces s'équilibrent, ce qui veut dire que les deux soupapes 22, 24 et 28, 30 sont fermées, ce qui veut dire que la liaison entre la voie primaire 14 vers la voie secondaire 16 est fermée, ainsi que la liaison de la voie secondaire 16 vers la voie d'échappement 18. Si maintenant il y a une demande de pression secondaire plus grande, la force de l'aimant 34 augmente par rapport à celle du ressort 42. Comme le système est déséquilibré par cette augmentation de la force de l'aimant, le disque 30 est poussé vers le bas par le poussoir 36, comme le montre la Fig. 2 et donc le disque 24 descend par rapport au siège 22 et cette soupape 22, 24 s'ouvre. Le disque 30 descend jusqu'à venir s'appuyer sur la butée 38 du corps 12, comme le montre la Fig. 2. La charge de la garniture molle 32, qui n'est soumise qu'à la poussée du ressort de réglage 42, est donc limitée, ce qui évite une surcharge. Il faut ici ajouter que la garniture molle 26 de subit égale- ment que la poussée du ressort 42, car le système est par structure équilibré, comme l'indiquent les Figs. 1 et 3. Une fois que la soupape 22, 24 s'est ouverte, le milieu sous pression passe de la voie primaire 14 à la voie secondaire 16 jusqu'à ce que la pression secondaire déterminée par l'aimant de réglage 34 soit atteinte. Aussit8t que cela arrive, les poussées sont à nouveau équilibrées et la soupape 22, 24 se referme et la soupape de réglage reprend la position montrée à la Fig. 1. Si on désire un abaissement de la pression secondaire, la force de l'aimant 34 agissant sur le disque 30 est diminuée d'une manière correspondante. Par la pression secondaire qui agit sur le disque 30 contre la force de l'aimant de réglage, le disque 30 est soulevé du siège 28 et la soupape 28, 30 s'ouvre, comme le montre la Fig. 3, si bien qu'il s'établit une liaison de la voie secondaire 16 à la voie d'échappementl8. Le milieu sous pression peut donc s'échapper de la voie secondaire 16 par la voie d'échappement de décharge 18 jusqu'à ce que l'équilibre des poussées soit atteint, ce qui veut dire jusqu'à ce que la poussée du ressort 42 plus la force résultant du produit de la pression secondaire par la surface efficace du siège 28 soient égales à la force de l'aimant de réglage 34. Quand ces forces s'équilibrent, la soupape de réglage reprend la position montrée à la Fig. 1. Le disque 30 est, comme le montre les dessins, prévu avec un piston d'amortissement 44 qui fait saillie dans un orifice élargi 46 du piston 20. L'orifice 46 est en liaison avec l'alésage 48. Les diamètres du piston d'amortissement 44 et de l'orifice 46 sont choisis de manière que la section de l'alésage 48 soit plus grande que celle de l'intervalle entre le poussoir 44 et l'orifice 46 et que la force différentielle résultante agisse sur la face frontale infé- rieure du piston 44 contre la force de l'aimant de réglage. Ainsi, on évite au système des vibrations. Comme les deux garnitures 26 et 32 ne sont soumises qu'à l'action du ressort 42 et que, de plus, le mouvement du disque 30 est limité par la butée 38, on évite aux garnitures des surcharges. Comme on peut régler la position axiale du disque 24 sur le piston 20, la course et le point de réglage de l'aimant peuvent être ajustés et fixés. Comme aimant de réglage, on peut utiliser un aimant proportion- nel qui peut être ajusté en force ou en course. Etant donné l'utilisa- tion d'un soufflet, on peut se passer des garnitures qu-i seraient autrement nécessaires, ce qui supprime également le frottement des garnitures. En outre, on a l'avantage qu'il ne se produit aucune fuite en raison de l'utilisation de soupapes à sièges. Il a été indiqué plus haut que les diamètres efficaces des sièges 28 et 22 sont égaux. Si, au contraire, le siège 28 a un diamètre plus petit que celui du siège 22, on a une différence entre la pression d'ouverture et la pression de fermeture ce qui peut parfois présenter un intérêt. Dans l'exemple de réalisation de la Fig. 4, qui fonctionne avec un milieu hydraulique sous pression, tel que de l'huile, les soupapes à siège sont réalisées sous la forme de soupapes coniques. Le piston est guidé et dépiaçable dans un fourreau de soupape 56 et il comporte un cône de soupape 52 qui, avec le siège 22 prévu sur le fourreau 56 forme une soupape à siège entre la voie primaire 14 et la voie secondaire 16. A l'extrémité supérieure, en regardant la figure, du piston 20, celui-ci comporte un siège de soupape 28 qui coopère avec un cône 54 et forme ainsi une soupape à siège. Le cône 54 est solidaire d'un poussoir d'aimant 36. Le fonctionnement de cette soupape est le même que celui de la soupape montrée aux Figs. 1 à 3. Dans la position montrée à la Fig. 4, les deux soupapes à sièges sont fermées. Le piston est sollicité par le ressort 42 dans le sens de fermeture des deux soupapes. Si la force de l'aimant de réglage augmente, la soupape 22, 52 s'ouvre et le milieu sous pression passe de la voie primaire 14 vers la voie secondaire 16, par une chambre annulaire 58, un trou perpendiculaire 60, une chambre annulaire, puis à travers l'intervalle ouvert de la soupape 22, 52. La pression secondaire augmente en conséquence jusqu'à ce que la force du ressort 42 et la force résultant de la pression secondaire sur le cône 54 équilibre la force de l'aimant, si bien que la soupape 52, 22 se referme et que la liaison entre la voie primaire 14 et la voie secondaire 16 est interrompue. Si, au contraire, la force de l'aimant de réglage diminue ou que la pression dans la voie secondaire 16 augmente du fait d'une force externe ou par exemple d'une élévation de la température du milieu sous pression, la somme des forces (force du ressort + force résultant de la pression secondaire) sur le cône 54 devient supé- rieure à la force dirigée en sens, contraire de l'aimant de réglage, si bien que la soupape 28, 54 s'ouvre et que le milieu sous pression peut s'écouler de la voie secondaire 16 vers la voie de réservoir 18, par le trou 48, la soupape ouverte 28, 54 et la chambre intermédiaire 64, jusqu'à ce que la pression dans la voie secondaire 16 soit assez retombée pour que les forces s'équilibrent et que le système reprenne la position montrée à la Fig. 4. Si le diamètre du siège 28 est plus petit que celui du siège 22, la pression de fermeture est, comme on l'a déjà mentionné, plus petite entre la voie primaire 14 et la voie secondaire 16 que la pression d'ouverture entre la voie secondaire 16 et la voie d'échappe- ment vers le réservoir 18. La pression secondaire dans la tub 16 varie donc entre ces deux valeurs. Le ressort 42 a la même action. Dans la plupart des cas d'utilisation, pour obtenir un bon processus de réglage, les diamètres des sièges sont égaux et le ressort 42 est prévu juste assez raide pour que, quand le milieu sous pression s'écoule de la voie secondaire 16 à la voie d'échappement 18, il maintienne la soupape 22, 52 fermée. La soupape de réglage de pression décrite ci-dessus convient aussi comme soupape pilote pour des grosses pièces de robinetterie pneumatique ou de grosses vannes- hydrauliques, qui peuvent être commandées avec action proportionnelle au moyen de la soupape de réglage de pression de l'invention. 7 2492129 REVENDICATIONS 1) Soupape de régulation de pression pour des milieux pneumati- ques et hydrauliques sous pression, comportant une voie primaire, une voie secondaire et une voie d'échappement de pression, une partie de soupape entre la voie primaire et la voie secondaire et une partie de soupape entre la voie secondaire et la voie d'échappement, caractéri- sée en ce que les parties de soupape sont des soupapes à sièges. 2) Soupape suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les soupapes à siège sont réalisées sous forme de soupapes à disques (24, 30) avec des garnitures molles (26, 32). 3) Soupape suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les soupapes à sièges sont réalisées sous la forme de soupapes c8niques (52, 54). 4) Soupape suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les parties de souapes (22, 28) ont le même diamètre efficace. ) Soupape suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la course du disque de soupape (30) est limitée dans le sens de la fermeture, par une butée fixe (38). 6) Soupape suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le disque de soupape (24) est monté réglable sur le piston de soupape (20). 7) Soupape suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le piston de soupape (20) est relié par un soufflet (40) au corps de soupape (12). 8) Soupape suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le disque de soupape (30) comporte un piston d'amortissement (44). 9) Soupape suivant la revendication 7, caractérisée en ce que le diamètre efficace du soufflet (40) est égal à celui des parties de soupapes (22, 28, Figs. 1 à 3). 10) Soupape suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre du piston de soupape (20) est égal au diamètre efficace des parties de soupape (22, 28, Fig. 4).