Brevet FR2501329A1 — publié le 19820910

Le développement tumultueux de l'industrie des appareils électro- ménagers au cours de ces trente dernières années a déclenché un dévelop- pement analogue des accessoires y relatifs. Construction compacte, fabri- cation rationnelle en série, conceptions adaptées aux matériaux, notamment aux matières plastiques, et fiabilité en ont été les éléments directeurs. Dans le domaine des électrovalves, du genre utilisé nécessairement dans les machines à laver et les lave-vaisselle automatiques, il faut s'im- poser sans exception un principe de construction, tel qu'il avait déjà été décrit en 1946 dans le brevet américain no 2 562 315. Toutes les électro- valves existant actuellement sur le marché reposent sur ce principe. Il s'agit en l'occurence (Figure 1 du dessin annexé) d'une électro- valve à pré-commande hydraulique, qui comprend: un corps de valve (1) muni d'une entrée (5) et d'une sortie (6); un siège concentrique de valve (10), pouvant Otre obturé par une membrane souple (2), et dans lequel tant l'en- trée que la sortie sont disposées du même côté de la membrane; une cham- bre de pression hydraulique (3) agencée de l'autre côté de la mem- brane, un orifice de charge (7) faisant communiquer l'entrée (5) avec la chambre de pression pratiquée dans la membrane (2) pour faire communiquer à son tour la cham- bre de pression (3) avec la sortie (6), et enfin un dispositif électroma- gnétique pour ouvrir ladite lumière de détente (11), par exemple sous forme d'une armature d'aimant électrodynamique (16). Les électrovalves que l'on trouve actuellement sur le marché dif- fèrent simplement par des détails de construction, mais cependant elles fonctionnent toutes selon le procédé décrit dans le brevet américain no 2 562 315 et rappelé ci-dessius. Ce qui est caractéristique, clest la fermeture hydraulique de la membrane dès que le fluide afflue par l'entrée (5) dans la chambre de pres- sion (3) à travers le petit orifice de charge (7), afin d'appliquer la men- brane flexible (2) sur le siège de valve (10). Dès que l'armature d'aimant électrodynamique (16) est attirée dans l'enroulement (14), le fluide conte- nu dans la chambre de pression (3) s'écoule à travers la lumière centrale de détente (11) vers la sortie (6), ce qui produit une détente dans la cham- bre de pression (3) et permet à la membrane (2), sous la poussée de la pres- sion de l'eau en provenance de l'entrée (5), de se soulever par rapport au siège de valve (10), pour permettre le libre écoulement de l'eau à travers la valve. Lorsqu'on coupe le courant d'alimentation, l'armature (16) referme la lumière centrale de détente de pression (11) et l'eau pénètre à travers 250132 9 -2- l'orifice de charge (7) dans la chambre de pression (3), ce qui applique la membrane souple (2) contre le siège de valve (10). Cela permet, si l'on don- ne une dimension adéquate à l'orifice de charge (7), une fermeture lente de la valve, afin d'éviter toute détérioration due à des chocs hydrauliques. Cet avantage, ainsi que les efforts relativement réduits nécessaires pour actionner ce type de valve, ont supplanté pratiquement la totalité des autres systèmes qui existaient sur le marché. Le principal inconvénient des électrovalves que l'on trouve actuellement est leur consommation relative- ment élevée de courant électrique, ce qui nécessite une surveillance cri- tique de l'échauffement des bobines d'enroulement; par ailleurs, ce type de valve ne semble pas pouvoir convenir à une commande électronique directe. Le problème que l'invention vise à résoudre consiste, dans une élec- trovalve du genre décrit plus haut, à réduire au minimum la résistance ma- gnétoque du système, afin de minimiser également la consommation nécessaire de courant électrique. Cependant, il faut pour cela ma triser dans la mesu- re du possible les technologies de la fabrication en série acquises depuis plusieurs siècles. Suivant l'invention, il est proposé par conséquent de réaliser une électrovalve à précomnande hydraulique du type connu, c'est-à-dire compre- nant un corps de valve muni d'une entrée et d'une sortie, d'un siège de valve pouvant être obturé par une membrane flexible, dans lequel l'entrée et la sortie sont disposées sur le mAme côté de la membrane, une chambre de pression hydraulique formée sur le côté opposé de la membrane, un ori- fice de charge entre l'entrée et la chambre de pression et une lunière centrale de pression reliant la chambre de pression à la sortie, de même qu'une armature d'aimant laquelle, en l'absence de courant d'excitation, assure sous la sollicitation d'un ressort la fermeture de l'orifice de charge. A la différence de ce qui a été enseigné jusqu'à présent, cet ori- fice de charge n'est pas agencé dans la membrane mais au contraire dans le corps de valve sous forme d'un passage de dérivation ou bypass, entre la chambre de pression et la sortie. Par ce moyen, on obtient une amélioration décisive du système ma- gnétique, puisque la course d'ouverture de la valve de détente ne dépend plus de la course de la membrane et qu'elle peut être réduite à une faible fraction de la course qui était nécessaire jusqu'à présent. Il est donc désormais possible de réaliser l'armature de l'aimant sous forme d'une armature pivotante, avec des pertes magnétiques minimales. En particulier, la réalisation suivant l'invention de l'armature pivotante sous forme d'un levier double dont une extrémité est sollicitée, 250 1329 -3 - par le ressort qui produit la pression de fermeture tandis que l'autre sert à obturer l'orifice de détente, conduit à une construction fiable et simple du système, surtout si l'on dispose le ressort à proximité du point de pi- votement de l'armature sur l'une des pièces ou cornes polaires du système magnétique. Avec des pièces polaires libres, on peut suivant l'invention prévoir en tant qu'armature une pièce plate pouvant basculer sur une arête de la pièce polaire. Si les pièces ou cornes polaires sont coulées ou moulées par injec- tion de manière à effleurer à la surface, il est prévu, conformément à la présente invention, de couder légèrement l'armature pivotante dans la zone de son point de pivotement, à l'opposé de la corne polaire, afin d'en per- mettre le mouvement de bascule sous la sollicitation du ressort. Toujours suivant l'invention, il est recommandé de prévoir dans la zone non-souple de la membrane d'étanchéité une pièce rapportée qui sert non seulement à maintenir la membrane d'étanchéité mais aussi à supporter le ressort du système à aimant. Suivant l'invention, cette pièce rapportée sera réalisée de façon à servir de guide à l'armature de l'aimant. Dans ce cas, la pièce rapportée peut être réalisée sous forme d'un filtre situé dans la zone de l'orifice de charge, en y ménageant des fentes qui empochent l'orifice de charge proprement dit de se boucher. Si l'on prévoit une telle pièce rapportée, il est recommandée, sui- vant l'invention, de prévoir,dans la sortie,des fentes formant tamis en a- mont de l'orifice de charge proprement dit. La Figure 1 du dessin annexé montre un mode caractéristique de réa- lisation d'une électrovalve à précomnande hydraulique, telle qu'on les fa- brique actuellement par très grandes quantités. Le corps de valve (1) com- porte une entrée d'eau (5) dans laquelle l'eau pénètre effectivement dans le sens de la flèche (8). Du côté opposé se trouve la sortie (6) de l'eau, celle-ci sortant dans le sens de la flèche (17). Le siège de valve (10) est fermé par la membrane (2), dès que l'eau arrivant par l'entrée (5) pénètre dans la chambre de pression (3) à travers les orifices de charge (7). Dans cette chambre de pression (3) la pression de fermeture ne peut alors s'éta- blir qu'à condition que l'enroulement (14) de l'électro-aimant ne soit pas excité et que l'armature (16) de l'aimant électrodynamique, soumise à la sollicitation du ressort (13), obture la lumière centrale de détente (11). Dès que l'on excite l'enroulement (14) de l'aimant électrodynamique, l'armature (16) de celui-ci se déplace dans le sens de la flèche et ouvre -4 - la lumière centrale de détente (11). Cela fait chuter la pression dans la chambre de pression (3) et l'eau en provenance de l'entrée (5) éloigne la membrane (2) du siège de valve (10) et peut s'écouler dans le sens de la flèche (17) à travers la sortie (6). On peut aisément constater que la course de l'armature (16) de l'ai- mant électrodynamique doit 9tre plus longue que le mouvement d'ouverture de la membrane (2) au-dessus du siège de valve (10) pour maintenir ouverte la lumière centrale de détente (11). Etant donné que, dans ce type de valve, la chambre de pression (3) doit également contenir de façon étanche l'armature électrodynamique (16) et son ressort de rappel (13), par quoi l'enroulement (14) de l'électro doit 8tre logé dans une gaine (15) extérieure à ladite chambre de pression (3), on constate, en cas de courses importantes, l'existence de conditions magnétiques très défavorables. Il en va différemment avec l' électrovalve suivant l'invention re- présentée à titre d'exemple sur la Figure 2. Dans ce cas, les pièces corres- pondantes sont désignées par les mêmes chiffres de référence. Il est évident que la membrane 2 ne comporte aucune ouverture dans sa zone flexible, et qu'elle peut se déplacer librement. Ici aussi, l'eau arrivant par l'entrée 5 dans le sens de la flèche 8 a tendance à comprimer la membrane vers le haut, mais l'eau qui, à travers l'orifice de charge 7, pénètre dans la chambre de pression 3 applique fermement la membrane 2 contre le siège de valve 10. Suivant l'invention, il est cependant prévu une dérivation 4 dans le corps de valve 1, qui relie la chambre de pression 3 à la sortie 6. La lumière de détente proprement dite 11 est toutefois maintenue fermée par l'armature 12 de l'électro (il s'agit, dans ce mode de réalisation, d'une armature à bascule) par la pression du ressort 13. L'armature basculante 12 est réalisée sous forme d'un levier à deux bras, pouvant basculer autour de l'atéte 20 de la culasse 18 de l'électro-aimant; ce levier ferme avec un c8té la lumière de détente 11 et subit à son côté opposé la pression du ressort 13. Dans ces conditions, il est avantageux que le point d'attaque du ressort 13 sur l'armature basculante 12, comme le montre la Figure 2, soit situé à proximité de l'arête 20 de la culasse, afin d'obtenir une bonne pression d'appui de l'armature basculante sur la culasse 18. Dans le mode de réalisation que montre la Figure 2 la culasse 18 et la bobine 14 de l'électro-aimant sont moulées et noyées dans un bottier 19 en matière plastique dont fait saillie l'arête 20 de la culasse afin que 250132 9 l'armature basculante 12 puisse être réalisée sous forme d'une pièce plate et que malgré cela, un mouvement de bascule autour de l'arête 20 soit pos- sible. Si, pour des raisons techniques de fabrication, l'on prévoit de S réaliser la culasse 18 de manière que ses extrémités affleurent la surface du bottier 19 en matière plastique, il est recommandé suivant l'invention de couder l'armature basculante vers l'extérieur dans la zone de son point de pivotement sur la pièce polaire, comme le montre en détail la Figure 3. Pour pouvoir rendre l'orifice de détente 11 tout-à-fait étanche sans recourir à des pièces supplémentaires, cet orifice est prévu de la fa- çon indiquée Figure 2 comme étant pratiqué dans un petit bossage faisant partie intégrante de la membrane 2, essentiellement en caoutchouc, ce bos- sage étant centré dans l'orifice de dérivation 4. Le siège de valve, ainsi réalisé en matière souple, que constitue l'orifice de détente 11, peut être obturé directement par l'armature basculante 12. Suivant l'invention, on peut également suggérer de prévoirdans la zone non-flexible de la membrane 2, une pièce rapportée 21 qui non seule- ment améliore le maintien de la membrane 2 dans le bottier de valve 1 mais résoud également le problème du support du ressort 13. Cette pièce rapportée 21 peut avantageusement être réalisée sous forme d'une pièce de guidage de l'armature de l'électro-aimant, come le montre la Figure 3. Cette pièce rapportée 21 comporte par exemple un ou plusieurs ergots 25 qui pénètrent dans des cavités correspondantes prévues à cet effet dans la culasse 12 et en déterminent ainsi la position. Une autre variante de réalisation de l'invention consiste à guider l'orifice de charge 7 à l'aide de la pièce rapportée 21 et de munir celleci de fentes formant par exemple une sorte de tamis ou de filtre dans la zone de cet orifice. Par ce moyen on suppose qu'une dérivation 22 a également été prévue entre l'entrée 5 et la chambre de pression 3 dans le corps de valve 1. Attendu que l'orifice de charge ne doit avoir qu'un diamètre d'en- viron 0,3 mm, afin d'assurer une fermeture lente de la membrane 2, il faut éviter que d'éventuelles particules solides flottant dans l'eau puissent obturer cette ouverture et compromettre ainsi la fonction dévolue à l'élec- trovalve. Cela peut se produire au cas o la pièce rapportée 21 présenterait dans la zone de l'orifice de charge des fentes agissant comme moyen de fil- trage. Une autre possibilité réside, comme le montre la Figure 4, dans l'a- gencement d'une gorge longitudinale 23 entre deux nervures 24 et dans la- 250 13 2 9 -6 - quelle débouche le petit orifice de charge proprement dit 7 qui prend nais- sance dans la dérivation 22. Il faut veiller dans ce cas à ce que la gorge 23 soit légèrement plus étroite que l'orifice de charge 7, tel qu'il doit être, afin que des particules éventuellement retenues en amont de la gorge ne puissent en aucun cas parvenir jusqu'au petit orifice de charge 7. Ce mode de réalisation peut être obtenu d'une façon fort simple dans des corps de valve 1 en matière plastique. Le mode de réalisation décrit démontre comment l'on peut améliorer fondamentalement le système magnétique grâce à la disposition suivant l'in- vention. Des mesures ont prouvé qu'une électrovalve suivant la présente in- vention peut fonctionner avec seulement 1/30O de la puissance électrique habituellement obsorbée, ce qui permet de l'utiliser avec une commande di- recte à partir de moyens électroniques. Bien entendu, on pourra constater d'après le dessin que d'autres perfectionnements et simplifications peuvent para tre évidents à tout spé- cialiste dans l'art sans s'écarter toutefois des principes de base de l'in- vention. - 7 - REV E N D I CA T I 0 N S 1. Valve électromagnétique, notamment pour appareils électro-ména- gers avec précomimande hydraulique, du type comprenant un corps de valve imni d'une entrée (5) et d'une sortie (6), d'un siège de valve (10) pouvant être obturé par une membrane flexible (2), et dans laquelle l'entrée et la sortie sont disposées toutes deux du "mme c8té de ladite membrane (2), tan- dis qu'une chambre de pression (3) est agencée du côté opposé de la membr&- ne; un orifice de charge (7) situé entre l'entrée (5) et la chambre de pres- sion (3) et un orifice de détente (11) situé entre la chambre de pression (3) et la sortie (6), ainsi qu'une armature délectro-aimant (12) destinée, lorsque l'enroulement de 1'électro n'est pas excité, à fermer l'orifice de détente (11) sous la sollicitation d'un ressort (13), cette valve étant ca- ractérisée en ce que l'armature (12) de l'aimant, du type basculant,est placée dans le liquide de la chambre de pression (3), de telle sorte que l'orifice de détente (11) conminque avec la sortie (6) en passant par une dérivation (4). 2. Electrovalve selon la Revendication 1, caractérisée en ce que l'armature basculante est constituée par un levier à deux bras (12), dont l'un est soumis à la sollicitation d'un ressort (13) et l'autre ferme l'o- rifice de détente (11). 3. Electrovalve selon la Revendication 1, caractérisée en ce que le ressort (13) est disposé à proximité du point de pivotement (20) de l'ar- mature (12) qui porte sur une des pièces polaires (18) du système magnéti- que (18, 14). 4. Blectrovalve selon la Revendication 1, caractérisée en ce que l'armature basculante est constituée par une pièce plate (12) et bascule en pivotant sur une arête (20) de la pièce polaire. 5. Electrovalve selon la Revendication 1, caractérisée en ce que l'armature basculante (12) est coudée vers l'extérieur dans la zone ou elle prend un appui pivotant (20) sur la pièce polaire (18). 6. Electrovalve selon la Revendication 1, caractérisée en ce que le siège de valve (10) destiné à être fermé par l'armature (12) de l'aimant fait partie intégrante d'une zone non-flexible de la membrane (2). 7. Electrovalve selon la Revendication 1, caractérisée en ce qu'il est prévu, dans la zone non-flexible de la membrane d'étanchéité, une pièce rapportée (21) conçue pour servir de support au ressort (13) du système ma- gnétique. 8. Electrovalve selon la Revendication 1, caractérisée en ce que la pièce rapportée (21) comporte un moyen (25) pour assurer le guidage de - 8 - l'armature (21) de l'aimant. 9. Electrovalve selon la Revendication 1, caractérisée en ce que l'orifice de charge (7) de la chambre de pression (3) est agencé dans le corps de valve (1). 10. Electrovalve selon la Revendication 1, caractérisée en ce que, dans la zone de l'orifice de charge (7) ladite pièce rapportée (21) est pourvue de fentes (23) analogues à un filtre. - 11. Electrovalve selon la Revendication 1, caractérisée en ce qu'il est prévu dans la sortie (6) une fente analogue à un filtre (23, 24) en amont de l'orifice de charge (7).