Brevet FR2521683A1 — publié le 19830819

La présente invention concerne une soupape de régulation d'écoulement Pour liquides, notamment une soupape de régulation commandée par la pression du liquide en écoulement. L'invention se rapporte à un appareil régu- lateur différentiel réalisé avec un carter de ressort à évidement et dans lequel la membrane se déplaçant sous l'action de la variation de pression et l'organe obturateur du canal de dérivation sont reliés entre eux Par un carter de ressort La liaison garantit leur coopération par une translation sur la tige à ressort placée au centre Le mouvement simultané se produisant lors de la variation de pression peut être influencé à l'aide d'un ressort de pré- contrainte réglable La limite supérieure de la pression exercée par le courant de liquide est fonction de la gran- deur de la force du ressort La modification de la plage de régulation peut être effectuée: mécaniquement, par rotation manuelle de la tige à ressort, ou bien à l'aide d'un moteur électrique télécommandé, pneumatiquement par variation de la pres- sion régnant dans le volume au-dessus de la membrane. La faible consommation d'énergie de régula- tion permet, dans le cas de variantes avec automatisation de la commande, l'utilisation de moteurs électriques de faible puissance, d'un emploi avantageux. Il est particulièrement avantageux que la soupape puisse être utilisée sans transformation avec un système d'actionnement électrique ou pneumatique. Il existe toute une série de possibilités d'utilisation o il est nécessaire d'effectuer une régula- tion dans un domaine de pression fortement variable, éga- lement dans le cas de liquides contenant des impuretés de granulométrie élevée, ou bien d'effectuer une régulation de processus à l'aide d'un robinet ou d'une vanne télé- -2- commandé à actionner avec un faible niveau d'énergie A titre d'exemple, on peut citer les systèmes de pulvérisa- tion de solutions de traitement dans des machines de pro- tection de plantes, dont les paramètres, définis par des conditions sévères, nécessitent des dispositifs de réqula- tion de pression d'un fonctionnement sr et extrêmement sensibles. Le dispositif de régulation conforme à l'invention garantit le principe fondamental de la réparti- tion uniforme de la solution à Pulvériser, c'est-à-dire le maintien de la constance de la valeur de pression ou bien la possibilité de sa commande en fonction de la vites- se d'avance. Les soupapes de régulation à actionnement direct qui sont utilisées pour résoudre le problème pré- cité font varier l'étranglement du canal de dérivation en fonction des variations de la pression et elles règlent ainsi la valeur de la pression déterminant la quantité de solution de traitement pulvérisée Le mouvement de l'élé- ment obturateur du canal de dérivation s'effectue en opposition à la force d'un ressort précontraint Au cours du déplacement, il est souhaitable de maintenir constante la force du ressort car une courbe caractéristique appro- Priée garantit la régulation uniforme Par auqmentation de la longueur du ressort, on peut obtenir la précision désirée mais il en résulte cependant des rapports de dimen- sions qui sont défavorables du Point de vue de la construc- tion Dans le cas de soupapes assurant une réqulation dans un domaine de pression élevé, il est nécessaire de placer en série plusieurs ressorts ou bien de changer les res- sorts. A titre d'exemple, on Peut citer la soupape de régulation de pression à commutateur de sélection con- forme au brevet en Républiaue Fédérale d'Allemagne 1 550 164, suivant lequel l'obtention de la plage de -3- fonctionnement est réalisée par actionnement sélectif de deux ressorts. Le problème consiste à réaliser une soupape de grande sensibilité, offrant des possibilités de régula- tion continue, ayant de préférence de petites dimensions et qui possède également une courbe caractéristique cor- recte permettant de couvrir un domaine de pression variant considérablement. L'essentiel de l'invention réside en ce que la variation de l'étranglement du canal de dérivation est effectuée à l'aide d'un mécanisme à membrane à effet diffé- rentiel opérant avec un niveau d'énergie réduit et en ce que les composants de la soupape de régulation se déplaçant avec frottement n'entrent pas en contact avec le fluide à régler de sorte qu'on peut obtenir une réaction précise aux variations de la pression agissant sous la membrane. L'invention réside dans la structure de la soupape de régulation dont d'autres avantages et caracté- ristiques seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: La Figure 1 est une vue latérale de la soupape selon l'invention, qui se compose du carter central 6, d'un couvercle 3 et d'un raccord de dérivation 7, qui sont reliés entre eux par les boulons 5, la position de la tige à ressort l dépassant du couvercle 3 étant f ixée par l'écrou de blocage 2, La Figure 2 est une vue en plan de la soupape de la Figure 1, montrant le trou de raccordement 4 du tuyau pneumatique, et La Figure 3 est une coupe de la soupape de régulation selon l'invention, à une échelle plus qrande que les autres Figures. Dans un carter central 6 sont ménaqés deux canaux se croisant et dont l'un assure un libre passage de -4- l'écoulement tandis que l'autre est, ce qu'on appelle un canal de dérivation qui est fermé d'un côté par l'organe obturateur 9 placé sur le bottier de ressort 12 et de l'autre côté par la membrane 11 Le bord extérieur de la membrane 11 est appliqué par le couvercle 3 contre la partie centrale de carter 6 tandis que le bord intérieur de la membrane est bloqué en position par le chapeau fileté 10 du bottier de ressort 12. Dans le chapeau fileté 10 du bottier de ressort, il est prévu un trou central de traversée qui assure son guidaqe sur la tice à ressort L'embout fileté de la tige à ressort 14 sort au travers du couvercle et est aplatie à son extrémité Sur la tige à ressort 14, il est prévu un collet servant de butée de manière à limiter le mouvement du chapeau fileté 10, alors que la partie de base de la surface périphérique sert d'appui au carter de ressort à l'encontre des forces latérales le sollicitant. Le ressort de régulateur 13 est disposé dans une condition précontrainte entre le chapeau fileté 10 et la partie de base de la tige Entre la partie centrale 6 et le raccord de dérivation 7, l'étanchéité est assurée par un sièqe de soupape 8 Drofilé en correspondance. La soupape selon l'invention fonctionne de telle manière que la pression du liquide s'exercant sur l'organe obturateur écarte celui-ci de son siège 8, en équilibre avec les frces de la membrane 11 et du ressort de régulation 13 acissant en sens contraire. La condition d'équilibre est établie en fonc- tion de la précontrainte du ressort 13 pour des valeurs variables de la pression. En fonction du rapport entre les surfaces de la membrane il et de l'organe obturateur 9, il se produit comme effet résultant, sous l'action de la pres- sion du liquide, la génération d'une force lécère dans le sens d'ouverture, qui est contrebalancée par la précon- trainte du ressort de régulateur 13 Lors de la montée de la pression, le bottier de ressort l 2, se déplaçant avec la membrane 11 et l'organe obturateur 9, comprime le res- sort 13 par l'intermédiaire de son chapeau fileté 10. Lorsque l'organe obturateur 9 se soulève de son siège, l'effet d'étranglement du canal de dérivation se réduit et la quantité de liquide passant dans celui-ci augmente, de sorte que la valeur de la pression dans la direction du libre passage se rétablit à la valeur préétablie. Le réglage de la pression de service peut être effectué par rotation de la tige à ressort 14, ce qui provoque une modification de la précontrainte du ressort de régulation 13, ou bien d'une manière directe Dar la génération d'une pression de qaz agissant en sens opposé à la force de membrane ou bien par utilisation simultanée des deux possibilités La commande pneumatique fait diminuer la valeur maximale de pression déterminée par la force de ressort jusqu'à la faible valeur désirée. La soupape dispose ainsi d'un double degré de sécurité dans la variante précitée La condition d'équilibre de la soupape de régulation est indépendante dans une large mesure de la position de l'organe obturateur 9 car, à l'intérieur de la plage de déplacement, l'augmentation de la force de ressort peut être négligée et pour cette raison, la condition d'équilibre-correspond à une valeur de pression pratiquement stable. -6- REVENDICATIONS 1. Soupape de régulation d'écoulement de liquide comportant une membrane qui peut se déplacer en correspondance à la variation de la pression, un organe obturateur qui régle la décharge s'effectuant par le canal de dérivation, un élément de liaison qui assure la coopé- ration de la membrane et de l'organe obturateur, ainsi qu'un ressort de régulation agissant dans un sens oppose à leur mouvement conjoint, caractérisée en ce que l'élé- ment de liaison est agencé sous la forme d'un bottier ( 12) pour le ressort dont le guidage est assuré par une tige ( 14) associée au ressort et placée centralement. 2. Soupape de réqulation selon la revendi- cation 1, caractérisée en ce que la tige à ressort ( 14) placée centralement est reliée au couvercle ( 3) à l'aide d'un filetage et en ce que sa rotation modifie la pré- contrainte du ressort de régulation ( 13). 3. Soupape de régulation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'entre la membrane ( 11) et le couvercle ( 3) est formé un volume fermé dont la liaison avec le volume en surpression permet de réduire la force de membrane agissant en oppo- sition au ressort de régulation ( 13), c'est-à-dire d'assurer la régulation pneumatique de la pression.