Brevet FR2503893A1 — publié le 19821015

L'invention, concernant des moyens pour agir sur l'écoulement de fluides, est plus spécifiquement re- lative à une vanne de régulation de pression permettant de commander le trajet d'un fluide entre une source de pression et l'une de deux ouvertures de travail, au choix, avec un piston de commande pouvant coulisser dans un per- çage du bottier de la vanne, le déplacement du piston sous l'effet d'une force d'actionnement proportionnelle à la pression à régler, à partir d'une position de repos, éta- blissant la communication d'une ouverture de travail avec une ouverture d'entrée reliée à une source de pression et interrompant la communication de cette ouverture de tra- vail avec une ouverture de sortie reliée à une décharge, le piston de commande comportant une surface de mesure de la pression supportant la pression dans l'ouverture de travail, le piston de commande étant déplacé contrairement à la force d'actionnement lorsque la surface de mesure est soumise à la pression et la communication de l'ouverture de travail avec l'ouverture d'entrée étant interrompue et celle avec l'ouverture de sortie étant établie. Les vannes de régulation de la pression, à par- tir desquelles la présente invention a été élaborée, ser- vent à produire un signal de sortie de pression qui est proportionnel à la force d'actionnement qui déplace le piston de commande. Plus la force de déplacement du pis- ton de commande est grande, plus la pression dans l'ouver- ture de travail doit être élevée. Dans une vanne de régulation de pression connue, les deux surfaces frontales opposées du piston de commande sont chacune constituées comme une surface de mesure sur laquelle peut agir la pression secondaire établie dans l'ouverture de travail. Si pour un positionnement déter- miné du piston de commande au moyen d'un aimant propor- tionnel l'ouverture d'entrée est reliée à l'ouverture de travail et si la pression secondaire est établie, celle- ci agit sur la surface de mesure et déplace le piston de commande dans le sens opposé à la direction de la force 2503 89! d'actionnement, lorsque l'équilibre est atteint entre la force d'actionnement et la pression secondaire. Dans une vanne de régulation de pression connue, le diamètre du pis- ton de commande détermine donc la grandeur des surfaces de mesure de pression. Si le domaine de réglage de la pres- sion doit être modifié, il faut changer le piston de com- mande et par suite toute la vanne. En outre, dans les es- paces compris entre le piston de commande et l'aimant pro- portionnel il règne la pression secondaire pour laquelle il faut prévoir des moyens d'étanchéité particuliers. Le problème à la base de l'invention réside dans le fait qu'il faudrait construire une vanne de régulation de pression pour laquelle le domaine de réglage de la pres- sion secondaire pourrait être modifié grâce à des moyens simples; en outre, lors d'une modification du domaine de réglage la quantité de fluide débitée doit rester constan- te et la vanne doit pouvoir être fabriquée de façon parti- culièrement simple et à bon marché. Ce problème est résolu par le fait que chaque piston de mesure est disposé, avec possibilité de coulis- sement dans un perçage correspondant, dans les côtés fron- taux mutuellement opposés du piston de commande, et en ce que l'espace compris entre le piston de mesure et la sur- face de mesure de pression correspondante, déterminée par le diamètre du piston de mesure, est relié par l'intermé- diaire d'une ouverture à l'ouverture de travail correspon- dante. La surface de mesure de pression est déterminée, dans la vanne établie conformément à l'invention, par le diamètre du piston de mesure ou le diamètre du perçage dans le piston de commande, car la pression secondaire éta- blie dans l'ouverture de travail règne dans l'espace com- pris entre le piston de mesure et le piston de commande. De cette façon il est possible de modifier de manière sim- ple le domaine de réglage de la pression secondaire en mo- difiant le diamètre du piston de mesure. Si parn exemple le domaine de réglage de la pression doit être augmenté, le 2503 893 diamètre du piston de mesure doit être réduit, afin de produire la même force contraire ou réaction qui suffit, la force d'actionnement étant restée constante, pour in- terrompre la communication entre l'ouverture de travail et l'ouverture d'entrée, lorsque la pression désirée est atteinte. La modification-du domaine de réglage de pres- sion de la vanne s'obtient ainsi simplement par changement - des pistons de commande. En outre on a encore l'avantage que la surface de mesure de pression soit indépendante du diamètre du piston de commande, de sorte que pour tous les pistons de commande qu'on envisage d'utiliser le diamètre extérieur reste inchangé et donc aussi la section de tra- versée pour le fluide, depuis l'ouverture d'entrée jusqu' à l'ouverture de la vanne. La capacité de la vanne reste donc constante pour différents domaines de réglage de pres- sion. En outre la solution selon l'invention se dis- tingue par une structure très simple permettant une fabri- cation à faible prix de revient. D'autres traits avantageux de l'invention se dé- gageront de ce qui suit. Un exemple de réalisation de l'invention-est ex- posé plus en détail ci-après avec référence au dessin. Ce- lui-ci montre: sur la figure 1, une coupe d'une vanne de régu- lation de pression double et sur la figure 2, une coupe d'une vanne de régu- lation de pression simple. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, il s'agit d'une vanne de régulation de pression trois voies double, directement commandée, dont le piston de commande est piloté sur chacun des côtés de vanne oppo- sés en regard par un aimant proportionnel. Chaque dit ai- mant proportionnel est un aimant à courant continu régla- ble et travaillant dans l'huile, qui transforme un signal électrique en une force proportionnelle. Une augmentation du courant de commande produit une force magnétique plus 2503 893 élevée en conséquence. La force magnétique réglée reste constante sur toute la course de réglage du piston de commande. Sur le dessin on n'a pas représenté les deux ai- mants proportionnels. Sur la figure, dans le bottier de vanne 10, on a pratiqué un perçage longitudinal 11 o sont ménagées plusieurs rainures annulaires. Une rainure annulaire se trouvant au milieu constitue l'ouverture d'entrée 12 qui est reliée d'une façon non spécifiée à une source de pres- sion. De part et d'autre de l'ouverture d'entrée se trou- vent les ouvertures de travail 14 et 14', ainsi que les ouvertures de sortie 16 et 16',qui sont reliées ensemble par un canal 17 et, de façon non représentée en détail, à un réservoir 18 servant de retour. Dans le perçage on a disposé, avec possibilité de coulissement, un piston de commande 20 qui est pourvu de deux collets de commande 21 et 21'. Chacun de ces col- lets, lors du déplacement du piston de commande, sert à établir une liaison entre l'ouverture d'entrée 12 et une ouverture de travail 14 ou 14' et en même temps à inter- rompre la liaison entre une ouverture de travail et l'ou- verture de sortie correspondante 16 ou 16'. Dans chaque côté frontal le piston de commande présente un perçage 22 ou 22', dans lequel est placé, avec possibilité de coulissement, un piston de mesure 24 pu 24'. Chaque piston de mesure 24, 24' est pourvu d'un collet 23, 23' faisant saillie extérieurement, qui peut s'appuyer contre le côté frontal du piston de commande 20. Sur le collet 23 ou 23' de chaque piston de mesure agit le taquet poussoir 25 ou 25' d'un aimant proportion- nel, non représenté, qui est cependant vissé de façon con- nue sur les deux côtés du bottier de vanne 10. En outre l'espace 28 ou 28' existant entre cha- que piston de mesure et le piston de commande est relié par l'intermédiaire d'un perçage radial 29 ou 29' à l'ou- verture de travail 14 ou 14'. La surface de paroi 30 ou ' en regard du piston de mesure est la surface de mesu- 2503 893 re de pression. Le piston de commande 20 est maintenu par deux ressorts 31, 31' dans la position neutre représentée,dans laquelle les ouvertures de travail 14, 14' communiquent avec les ouvertures de sortie 16, 16', de sorte que le fluide peut s'écouler sans obstacle jusqu'au réservoir. En même temps, dans la position neutre, la liaison entre l'ouverture d'entrée et les ouvertures de travail est in- terrompue. Sur les surfaces frontales extérieures du pis- ton de commande et du piston de mesure s'exerce la pres- sion de l'ouverture de sortie 16, 16' reliée au réservoir 18, de sorte que l'étanchéité de l'aimant proportionnel doit être seulement établie par rapport à la pression du réservoir. Le mode de fonctionnement est le suivant: Si l'aimant proportionnel de gauche est influencé par un cou- rant de commande proportionnel à une certaine pression à régler, il est produit une force d'actionnement correspon- dante, qui agit par exemple sur le taquet poussoir 25' et agit par l'intermédiaire du collet 23', s'appuyant contre le piston de commande, du piston de mesure 24', sur le piston de commande 20 et déplace ce dernier vers la droite. De ce fait le fluide sortant de l'ouverture d'entrée 12 s'écoule en passant le long du collet de commande 21 dans l'ouverture de travail 14 et va de là à un organe consom- mateur non représenté, par exemple à un servo-moteur qui est par suite actionné. La vanne de régulation représentée ne doit ce- pendant pas nécessairement être reliée à un servo-moteur; elle peut également trouver son utilisation comme soupape de commande préalable pour une vanne de voie proportion- nelle. La pression secondaire s'établissant dans l'ou- verture de travail 14 agit, en passant par le perçage ra- dial 29, dans l'espace 28 et est appliquée sur la surfa- ce de mesure de pression 30, tandis que le piston de me- sure 24 appuie sur le taquet poussoir 25 de l'aimant pro- 2503 893 portionnel qui n'est pas excité. La force de pression qui en résulte agit contrairement à la force d'actionnement du taquet poussoir 25' et déplace le piston de commande 20 vers la gauche dans la direction de fermeture lorsqu'un équilibre s'établit entre les deux forces, c'est-à-dire quand la pression réglée est atteinte. De ce fait la jonction entre l'ouverture d'en- trée 12 et l'ouverture de travail 14 est coupée et la pression dans l'ouverture de travail est maintenue constante. Une diminution de la force d'actionnement du ta- quet poussoir 25' entraîne un excès de force de pression sur le piston de commande 20, de sorte que le piston de commande est déplacé vers la gauche jusqu'à ce qu'une com- munication soit établie entre l'ouverture de travail 14 et l'ouverture de sortie 16, en permettant l'écoulement du fluide depuis l'organe consommateur jusqu'au réservoir 18, jusqu'à ce que la pression soit abaissée de manière cor- respondante et qu'à nouveau un équilibre de forces soit établi entre la pression dans l'ouverture de travail 14 et la force d'actionnement. La vanne de régulation de pres- sion est alors réglée à un niveau de pression bas. De façon correspondante le réglage de pression s'effectue dans l'ouverture de travail 14', lorsque l'ai- mant proportionnel correspondant-au taquet poussoir 25 est excité. Avec l'exemple de réalisation représenté, la pres- sion peut donc être réglée dans les deux ouvertures de travail suivant celui des aimants proportionnels qui est de ores sion commandé. La vanne de régulation/peut cependant être uti- lisée aussi comme vanne à action simple; Ceci est repré- senté sur la figure 2 dans laquelle on a prévu, à la pla- ce de l'aimant proportionnel de droite, une plaque 35 con- tre laquelle s'appuie le piston de mesure 24 par l'inter- médiaire d'une bille insérée 36, le piston de commande 20 étant en position neutre. Toutes les autres parties de la structure sont construites de la même façon que sur la figure 1. On voit, par la description de l'exemple de réa- 2503 893 lisation, que l'incorporation du piston de commande avec le piston de mesure dans le boîtier d'une vanne quatre voies connuepeut se faire sans qu'il soit nécessaire de modifier le bottier. Ceci constitue un avantage important pour la technique de la fabrication. En outre dans les ouvertures 14 et 14' on peut insérer des étranglements de façon que l'établissement de la pression puisse être mo- difié par les étranglements. Au lieu d'aimants proportion- nels les forces d'actionnement peuvent être également ob- tenues par voie pneumatique ou mécanique, par exemple au moyen de moteurs de réglage. Le piston de commande étant aussi bien en position neutre que déplacé en position de travail, les fuites de vanne sont très faibles en raison d'un recouvrement positif du bord de commande, prévu sur les collets de commande 21 et 21'. 2503 893 REVENDICATIONS 1. Vanne de régulation de pression permettant de commander le trajet d'un fluide entre une source de pression et l'une de deux ouvertures de travail au choix, avec un piston de commande pouvant coulisser dans un per- çage du bottier de la vanne, le déplacement du piston sous l'effet d'une force d'actionnement proportionnelle à la pression à régler, à partir d'une position de repos, établissant la communication d'une ouverture de travail avec une ouverture d'entrée reliée à une source de pres- sion et interrompant la communication de cette ouverture de travail avec une ouverture de sortie reliée à une dé- charge, le piston de commande comportant une surface de mesure de la pression supportant la pression dans l'ou- verture de travail, le piston de commande étant déplacé contrairement à la force d'actionnement lorsque la surfa- ce de mesure est soumise à la pression et la communica- tion de l'ouverture de travail avec l'ouverture d'entrée étant interrompue et celle avec l'ouverture de sortie étant établie, ladite vanne étant caractérisée en ce que chaque piston de mesure (24, 24') est disposé, avec pos- sibilité de coulissement dans un perçage correspondant (22), dans les côtés frontaux mutuellement opposés du pis- ton de commande (20), et en ce que l'espace (28, 28') compris entre le piston de mesure et la surface de mesu- re de pression correspondante (30, 30'), déterminée par le diamètre du piston de mesure, est relié par l'intermé- diaire d'une ouverture (29, 29') à l'ouverture de tra- vail correspondante (14, 14'). 2. Vanne selon revendication 1, caractérisée en ce que chaque piston de mesure (24, 24') supporte la force d'actionnement et comporte un collet par lequel il s'appuie contre le piston de commande (20). 3. Vanne selon revendication 1 ou 2, caractéri- sée en ce qu'une ouverture de travail (14, 14') et une ouverture de sortie (16, 16') sont raccordées, dans cet ordre et de part et d'autre, à l'ouverture d'entrée (12), disposée au milieu, et en ce que chaque collet de com- 2?53 893 mande (21, 21') du piston de commande (20) est prévu pour commander la communication de l'ouverture de travail avec l'ouverture d'entrée ou de sortie. 4. Vanne selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les deux côtés frontaux du piston de commande (20) sont chacun sollicités par un ressort (31, 31'). 5. Vanne selon revendication 4, óaractérisée en ce que le volume du ressort communique avec l'ouverture de sortie (16, 16') correspondante. 6. Vanne salon l'une des revendications 1 & 5, caractérisée en ce que le bottier de la vanne est celui d'une soupape quatre voies, dans le perçage longitudinal duquel le piston de commande (20) peut s'insérer.