Brevet FR2513726A1 — publié le 19830401

"Valve électromagnétique d'aiguillage" d'aiguillage" La présente invention concerne une valve électromagnétique d'aiguillage destinée à aiguiller la circulation d'un fluide par une force de manoeuvre électromagnétique. Les valves électromagnétiques d'aiguillage connues jusqu'à présent ont géneralement la structure représentée sur la figure 1, dans laquelle un noyau mobile 102 comportant un obturateur d'admission 103 et un obturateur d'évacuation 104 est déplacé par l'excitation d'une bobine 101 dans une section de manoeuvre à solénoide faisant partie d'un corps de valve 100, afin d'ouvrir et de fermer en alternance un siège de valve d'admission 105 etun siège de valve d'évacuation 106.Lorsque la bobine est excitée, le siège de valve d'évacuation 106 communiquant avec un orifice d'évacuation 107 est fermé de façon à établir un passage de fluide d'un orifice d'entrée 108 vers un orifice de sortie 109 et, lorsque la bobine est désexcitée, le siège de valve d'admission 105 est fermé de façon à établir un passage de fluide de l'orifice de sortie 109 vers l'orifice d'évacuation 107. Du fait que dans la valve électromagnétique d'aiguillage du type envisagé ci-dessus, la force élastique d'un ressortll0 destiné à actionner l'obturateur d'admission 103 est fixée à une valeur supérieure à celle d'un ressort de rappel 111, et le noyau mobile 102 doit être attiré, au moment de l'excitation, contre l'action d'une force élastique élevée du ressort de rappel 111, il est nécessaire de faire fonctionner le solénolde dans une plage dans laquelle la force d'attraction électromagnétique.est relativement élevée, c'est-àdire qu'on doit employer une course courte du noyau mobile. Ainsi, la course du noyau mobile est fortement limitée et les performances d'évacuation de fluide au niveau du siège de valve d'évacuation 106 sont notablement limitées. Si on allonge la course du noyau mobile dans le but d'augmenter les performances d'évacuation de fluide, le noyau mobile doit vaincre la force élastique du ressort de rappel dans la plage correspondant à des valeurs faibles de la force d'attraction électromagnétique, ce qui fait apparat- tre divers défauts tels qu'une augmentation de la taille de la bobine de solénoïde 101, ou une augmentation de la puissance électrique consommée dans cette bobine. En outre, pour donner au siège de valve d'admission 105 et au siège de valve d'évacuation 106 des performances de passage de fluide suffisantes, on fixe à la valeur 1/4d1 la course entre l'obturateur d'admission 103 et le siège de valve d'admission 105, ayant un diamètre d'alésage d1, et on doit donc fixer à 1/4d2 la course entre l'obturateur d'évacuation 104 et le siège de valve d'évacuation106, ayant un diamètre d'alésage d2. Par conséquent, si on désire fixer le diamètre d'alésage d2 à une valeur supérieure à celle du diamètre d'alésage dl, dans le but d'augmenter les performances d'évacuation, on doit fixer la course du noyau mobile à une valeur correspondant au diamètre d'alésage d2. Ainsi, l'augmentation du diamètre d'alésage d2 à partir de l'état représenté sur la figure 1, dans le but d'augmenter les performances d'évacuation, entraîne nécessairement un allongement de la course du noyau mobile 102. Cependant, les appareils utilisés jusqu'à présent sont désavantageux dans un tel cas, dans la mesure où on doit augmenter la distance entre les deux sièges de valve 105 et 106 et dans la mesure où un tel allongement de la course, bien qu'important pour le siège de valve d'évacuation 106, est tout à fait inutile et très irrationnel en ce qui concerne le siège de valve d'admission 105, ayant un plus petit diamètre d'alésage. L'invention vise à résoudre les problèmes précédents et son but principal est de réaliser une valve électromagnétique d'aiguillage ayant une structure qui économise l'énergie électrique, dans laquelle la force élastique d'un ressort de rappel est réduite par celle d'un ressort destiné à actionner un obturateur d'admission, dans une plage dans laquelle un noyau mobile est éloigné d'un noyau fixe, ce qui fait que la force d'attraction de la section de manoeuvre à solénoide est faible. On peut ainsi attirer le noyau mobile de façon sûre avec une force d'attraction faible et utiliser une bobine de solénoide de petite taille avec une consommation d'énergie réduite. L'invention a également pour but de réaliser une valve électromagnétique d'aiguillage capable d'améliorer les performances d'évacuation de fluide, dans laquelle la course du noyau mobile est allongée, ce qui permet d'augmenter le diamètre d'alésage du siège de valve d'évacuation. L'invention a également pour but de réaliser une valve électromagnétique d'aiguillage dans laquelle une force élastique élevée du ressort de rappel estBexercée sans modification sur le noyau mobile, à l'extrémité de la course du noyau mobile à laquelle l'attraction est la plus forte, ce qui permet un rappel sûr du noyau mobile au moment de la coupure de l'excitation, même avec un diamètre d'alésage agrandi dans le siège de valve d'évacuation. L'invention a également pour but de réaliser une valve électromagnétique d'aiguillage efficace ne présentant pas de course inutile du noyau mobile, dans laquelle la course du noyau mobile destinée à fermer le siège de valve d'admission est fixée à une longueur supérieure à celle de la course nécessaire pour la fermeture du siège de valve d'admission par l'obturateur d'admission, ce qui permet d'allonger la course du noyau mobile sans augmenter la distance entre les deux sièges dè valve et de répartir la course pour l'ouverture et la fermeture du siège de valve d'admission et pour l'ouverture et la fermeture du siège de valve d'évacuation conformément au diamètre d'alésage de chacun des sièges de valve. L'invention a également pour but de réaliser une valve électromagnétique. d'aiguillage qu'on puisse également utiliser en valve pilote capable d'augmenter la vitesse de réponse de la valve d'aiguillage et d'améliorer les performances d'évacuation de fluide. Pour atteindre les buts ci-dessus, la valve électromagnétique d'aiguillage de l'invention comprend un corps de valve ayant un orifice d'entrée et un orifice de sortie pour le fluide, une chambre de valve définie, dans le corps de valve, par un cylindre guide d'une section de manoeuvre à solénoïde et par un noyau fixe ajusté dans ce cylindre, un siège de valve d'admission entre l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie et un siège de valve d'évacuation sur le noyau mobile, communiquant avec un orifice d'évacuation de fluide, les sièges de valve d'admission et d'évacuation étant placés face à face dans la chambre de valve, un obturateur d'admission destiné à ouvrir et à fermer le siège de valve d'admission et un obturateur d'évacuation destiné à ouvrir et à fermer le siège de valve d'évacuation, chacun -d'eux étant placé à l'intérieur du noyau mobile qui est logé de manière mobile dans la chambre de valve, un ressort placé à l'intérieur du noyau mobile afin de solliciter l'obturateur d'admission vers le siège de valve d'admission, et un ressort de rappel monté dans lá chambre de valve de façon à solliciter le noyau mobile dans la direction de fermeture du siège de valve d'admission, avec une force élastique supérieure à celle dudit ressort, la course du noyau mobile pour la fermeture du siège de valve d'admission étant fixée à une valeur supérieure à la course nécessaire pour la fermeture du siège de valve d'admission par l'obturateur d'admission. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation, donné à titre non limitatif. La suite de la description se réfère aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une coupe d'une valve électromagnétique d'aiguillage de l'art antérieur, La figure 2 est une coupe d'une valve électromagnétique d'aiguillage correspondant à l'invention, Les figures 3 et 4 sont des coupes d'une partie de la valve de l'invention, montrant respectivement des états d'aiguillage différents, et La figure 5 est un graphique montrant les caractéristiques fonctionnelles d'un mode de réalisation préféré conforme à l'invention. En se reportant à la figure 2, on voit un corps de valve 200 qui comporte un orifice d'entrée 2Q1 et un orifice de sortie 202 pour le fluide, et une chambre de valve 207 qui est définie dans le corps de valve 200 par un cylindre guide 205 autour duquel se trouve une bobine 204 d'une section de manoeuvre à solénolde 203, et par un noyau fixe 206 qui est ajusté à la partie supérieure du cylindre. Un siège de valve d'admission 208 est formé dans le corps de valve 200 entre l'orifice d'entrée 201 et l'orifice de sortie 202, et un siège de valve d'évacuation 210 communiquant avec l'orifice d'évacuation de fluide 209 qui se trouve au-dessus, est formé dans le noyau fixe 206, face au siège de valve d'admission 208. Un obturateur d'admission 212 et un obturateur d'évacuation 213 sont disposés à l'intérieur du noyau mobile 211 qui est logé de façon mobile à l'intérieur -de la chambre de valve 207, dans le but d'ouvrir et de fermer le siège de valve d'admission 208 et le siège de valve d'évacuation 210. Les obturateurs sont montés de manière à pouvoir se déplacer vers l'intérieur du noyau mobile, mais non vers l'extérieur, grâce à l'action respective d'une butée 214 et d'un épaulement 215.Un ressort inter-obturateur 216 est monté de façon élastique entre l'obturateur 212 et l'obturateur 213 de façon à les solliciter simultanément dans des directions les éloignant l'un de l'autre, un ressort auxiliaire 218 est monté entre l'obturateur d'admission 212 et le siège de ressort 217 du noyau mobile 211 afin de solliciter l'obturateur d'admission 212 dans la direction dans laquelle agit également le ressort interobturateur 216 et, en outre, un ressort de rappel 219 est monté entre le noyau mobile 211 et le cylindre guide 205 afin de solliciter le noyau mobile 211 dans la direction de fermeture du siège de valve d'admission 208. La force élastique du ressort de rappel 219 est fixée à une valeur supérieure à la force élastique combinée du ressort inter-obturateur 216 et du ressort auxiliaire 218, et la course du noyau mobile 211 est fixée à une valeur supérieure à celle de la course de fermeture des sièges de valve 208 et 210 par les deux obturateurs 212 et 213. Grâce au réglage des forces des ressorts et de la course, lorsque les deux obturateurs2l2 et 213 ferment respectivement le siège de valve d'admission 208 et le siège de valve d'évacuation 210, aux deux extrémités de la course du noyau mobile 211, les obturateurs 212 et 213 sont un peu comprimés et rétractés de façon que la force élastique du ressort inter-obturateur 216 et du ressort auxiliaire 218 continue à s'exercer sur le noyau mobile 211. On voit également sur le dessin une culasse magnétique 220 et une plaque de flux magnétique 221. Dans l'état représenté sur la figure 2, dans lequel la bobine de solénoïde 204 n'est pas excitée, dans une valve électromagnétique d'aiguillage ayant la structure précédente, le noyau mobile 211 conserve sa position inférieure dans laquelle l'extrémité inférieure porte contre la surface inférieure de la chambre de valve 207, sous l'action du ressort de rappel 219, et l'obturateur d'admission 212 est sollicité de façon à venir en contact avec le siège de valve d'admission 208 et à le fermer, tandis que l'obturateur d'évacuation 213 demeure dans une position dans laquelle le siège de valve d'évacuation 210 est ouvert. Par conséquent, le fluide provenant de l'orifice d'entrée 201 est bloqué, tandis que le- fluide provenant de l'orifice de sortie 202 est évacué hors de la chambre de valve 207 en passant par le siège de valve d'évacuation 210 et l'orifice d'évacuation 209. Dans l'état d'aiguillage considéré ci-dessus, l'obturateur d'admission 212 conserve une position un peu rétractée, contre l'action de la force élastique du ressort inter-obturateur 216 et du ressort auxiliaire 218, tout en étant appliqué sur le siège de valve d'admission 208, grâce à quoi la force élastique dirigée vers le haut qui résulte de la compression des deux ressorts s'exerce sur le noyau mobile 211. Par conséquent, la force élastique du ressort de rappel 219, diminuée de la force élastique des deux ressorts 216 et 217, s'exerce globalement vers le bas sur le noyau mobile 211, et la force globale f1 est désignée par la référence I sur la figure 5. Ainsi, lorsqu'on excite la bobine 204, le noyau mobile 211 est attiré vers le noyau fixe 206 par le flux magnétique circulant dans un circuit magnétique qui comprend la culasse magnétique 220, le noyau fixe 206, le noyau mobi le 211 et la plaque de flux magnétique 221. En considérant spécialement cet état, on voit que le noyau mobile 211 est tout d'abord attiré contre l'action de la force f1-, il se déplace sur la course a et il arrive à la position représentée sur la figure 3, dans laquelle la butée 214 porte contre l'obturateur d'admission 212. Dans ce cas, la caractéristique d'attraction de la section de manoeuvre à solénolde 203 est celle qui est représentée par la courbe A sur la figure 5.Bien qu'on ne puisse utiliser que la partie à faible attraction au début de l'attraction, du fait qu'une force de résistance faible f1 s'exerce sur le noyau mobile 211 à cause de la relation indiquée précédemment des forces élastiques entre chacun des ressorts, le noyau mobile 211 peut être actionné de façon sûre, même avec une force d'attraction faible et on peut donc allonger la course du noyau mobile. La force de résistance dirigée vers le bas qui s'exerce sur le noyau mobile 211 augmente progressivement au fur et à mesure de la compression de chacun des ressorts 216, 218 et 219, et cette force est désignée par la référence II sur la figure 5 à l'instant auquel la butée 214 vient en contact avec l'obturateur d'admission 212.Ensuite, immédiatement avant l'ouverture du siege de valve d'admission 208, lorsque la force élastique du ressort inter-obturateur 216 et du ressort auxiliaire 21 & s'exerce sur la butée 214, la force de résistance augmente rapidement comme le montre la référence III, du fait qu'elle ne comprend maintenant que la force exercée par le ressort de rappel 219. Pendant la phase suivante au cours de laquelle le noyau mobile 211 se déplace sur la course b de façon à appliquer l'obturateur d'évacuation 213 contre le siège de valve d'-évacuation 210, la force de résistance ne comprend que la force élastique du ressort de rappel 219, qui augmente avec la compression du ressort de rappel 219 et varie de la manière indiquée par la référence IV sur la figure 5. Ensuite, lorsque le noyau mobile 211 est attiré encore davantage et que le ressort inter-obturateur 216 commence entre comprimé par l'obturateur d'évacuation 213, comme le montre la figure 4, la force élastique combinée du ressort inter- obturateur 216 et du ressort de rappel 219 exerce main-sen lG sut ie noyau mobile 211 sous la forme d'une force de résistance dirigée vers le bas, et cette force change de la manière indiquée par les références V VI sur la figure 5.Du fait qu'une force d'attraction élevée s'exerce sur le noyau mobile 211 à un point auquel ce noyau mobile a été attiré sur une certaine distance, comme le montre la-caractéristique d'attraction représentée sur la figure 5, le noyau mobile 211 peut être attiré de façon sûre et vaincre la force de résistance si cette dernière augmente. Ainsi, à l'extrémité de la course du noyau mobile 211, à laquelle le noyau effectue un déplacement supplémentaire sur la course c, l'extrémité supérieure du noyau porte contre la surface inférieure du noyau fixe 206, grâce à quoi l'obturateur d'évacuation 213 est appliqué de façon à fermer le siège de valve d'évacuation 210 tandis que l'obturateur d'admission 212 ouvre le siège de valve d'admission 208. Ainsi, le fluide provenant de l'orifice d'entrée 201 circule vers l'orifice de sortie 202 en passant par le siège de valve dfadmission 208 et la chambre de valve 207. Ensuite, lorsque l'excitation de la bobine 204 est coupée à nouveau, le noyau mobile 211 commence à retourner avec une force élevée qui est créée conjointement par le ressort de rappel 219 et le ressort interobturateur 216 qui ont emmagasiné une force élastique élevée pendant la compression. Ainsi, le retour peut être effectué de façon sûre, même si le siège de valve d'évacuation 210 a un grand diamètre d'alésage. Selon une variante, l'obturateur d'admission 212 peut etre actionné soit par le ressort inter-obturateur 216, soit par le ressort auxiliaire 218. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent etre apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Valve électromagnétique d'aiguillage caractérisée en ce qu'elle comprend : un corps de valve (200) comportant un orifice d'entrée (201) et un orifice de sortie (202) pour un fluide ; une chambre de valve (207), définie dans le corps de valve par un cylindre guide (205) d'une section de manoeuvre à solénolde (203) et par un noyau fixe (206) ajusté dans le cylindre ; un siège de valve d'admission (208) entre l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie et un siège de valve d'évacuation (210) formé dans le noyau fixe et communiquant avec un orifice d'évacuation de fluide (209), les deux sièges étant placés face à face dans la chambre de valve ; un obturateur d'admission (212) destiné à ouvrir et à fermer le siège de valve d'admission et un obturateur d'évacuation (213) destiné à ouvrir et affermer le siège de valve d'évacuation, ces deux obturateurs étant placés dans un noyau mobile (211) logé de façon mobile dans la chambre de valve ; un ressort (216) placé à l'intérieur du noyau mobile afin de solliciter l'obturateur d'admission vers le siège de valve d'admission ; et un ressort de rappel (219) qui est monté dans la chambre de valve de façon à solliciter le noyau mobile dans la direction de fermeture du siège de valve d'admission, avec une force élastique supérieure à celle du ressort précité. 2. Valve électromagnétique d'aiguillage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la course du noyau mobile (211) est fixée à une valeur supérieure en maintenant le noyau mobile à une position inférieure extrême dans laquelle son extrémité inférieure porte contre la surface inférieure de la chambre de valve (107), par la force élastique du ressort de rappel (219). 3. Valve électromagnétique d'aiguillage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la course du noyau mobile (211) pour fermer le siège de valve d'admission (208) est fixée à une yaleur supérieure à la course nécessaire pour la fermeture du siège de valve d'admission par l'obturateur d'admission (212). 4. Valve électromagnétique d'aiguillage selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un ressort auxiliaire (218) est placé entre le siège de ressort (217) du noyau mobile (211) et l'obturateur d'admission (212) afin de solliciter l'obturateur d'admission dans la même direction que le ressort (216) qui sollicite l'obturateur d'admission vers le siège de valve d'admission (208).