Brevet FR2528937A1 — publié le 19831223

l L'invention concerne une valve régulatrice de fluide, compor- tant: un carter qui présente au moins un premier et un deuxième raccord de fluide; un piston de commande qui est agencé à coulissement dans un alésage du carter de façon à pouvoir être déplacé, par application de pression à au moins une de ses surfaces efficaces, entre une position d'ouverture dans laquelle ily a communication entre le premier et le deuxième raccord et une position de fermeture dans laquelle il sépare le premier raccord du deuxième raccord; et un dispositif d'étranglement agencé dans un conduit de fluide du piston de commande. Les valves régulatrices de fluide sont disposées pour régler la pression et/ou le débit de fluide, en fonction d'au moins une pression d fluide variable, dans une installation qui leur est raccordée. Habituellement, un piston de commande, réalisé par exemple sous la forme d'un tiroir de commande, est déplacé sous l'effet de la pression I 5 et il modifie la section d'ouverture d'un-trajet de fluide. Par exemple, dans le cas d'une valve réductrice de pression, il est prévu un dispositif à ressort qui agit sur le piston de commande, contre la force appliquée par la pression de sortie et le piston de commande peut être amené dans la position de fermeture par la pression de sortie quand elle surpasse la force du dispositif à ressort - Les valves régulatrices de fluide doivent pouvoir être utili- sées dans une large plage de viscosité du fluide, avec des écarts de réglage faibles. En cas de variation de la viscosité du fluide, il peut y avoir du fait de la trop grande lenteur ou de la rapidité excessive des mouve- ments du piston de commande, des vibrations indésirables, des bruits ou des écarts de réglage inadmissibles. Il est connu, par exemple par le brevet britannique 1 355 898, d'amortir les mouvements du piston de commande en aménageant sur celui- ci une ouverture d'étranglement ayant une section d'étranglement fixe. Toutefois, l'aménagement d'un étranglement constant, ayant une section relativement grande, a pour effet que la tendance au fonctionnement ins- table est élevée Par contre, si la section d'étranglement est maintenue petite afin de supprimer les instabilités, l'encrassement de l'ouverture d'étranglement est alors possible, et des écarts de réglage inadmis- sibles peuvent survenir. L'invention a pour but de réaliser une valve régulatrice, de conception simple, offrant une grande sensibilité de réponse, dé- pourvue de toute tendance aux vibrations et utilisable dans une large plage de viscosité du fluide. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que le conduit de fluide est constitué par un trou foré dans le piston de commande, par le fait que le dispositif d'étranglement comporte un composant cylindrique qui est agencé dans ce trou et qui constitue, avec la paroi intérieure d'une portion du conduit de fluide, un étran- glement, et par le fait que ce composant présente une rainure-qui suit un tracé incliné le long de sa périphérie extérieure. Le composant cylindrique inséré dans le piston de commande possède, sur son pourtour extérieur, une rainure suivant un tracé en hélice Ainsi la section d'étranglement, qui est la section de la rainure, peut être relativement grande puisque la longueur de l'étran- glement, donc l'amortissement, peut être établie en jouant dans une plage étendue sur la pente (le "pas") de la rainure hélicoïdale Ce dispositif d'étranglement est ainsi peu susceptible d'encrassement Pour modifier les caractéristiques d'amortissement, il suffit tout simple- ment d'insérer dans le piston de commande un composant à caractéristiques différentes, si bien qu'il est alors superflu de modifier le piston de commande et de tenir un stock de pistons de commande différents La rainure hélicoïdale sur le composant cylindrique peut être réalisée simplement, pour un coût avantageux Il n'y a plus besoin de réaliser des trous forés, calibrés, ayant un petit diamètre et une grande lon- gueur. Dans un développement particulièrement avantageux, il est prévu que le diamètre du composant est plus petit que celui de la por- tion du conduit de fluide Cela a pour effet de superposer à l'amortisse- ment inhérent à l'écoulement dans la rainure hélicoîdale un amortissement supplémentaire qui est provoqué, d'une part, par des réflexions sur la surface accidentée délimitant, du côté intérieur dans le sens radial, l'étroit espace annulaire dû aux différences de diamètre et, d'autre part, par des réflexions dans les rainures Etant agencé avec du jeu autorisant son mouvement dans le piston de commande, le composant provoquant l'amortissement est, du point de vue des vibrations, "dé- couplé" du piston de commande. Dans une autre forme de réalisation, il est prévu que le recouvrement longitudinal axial du composant et de la portion du con- duit de fluide est variable Cela permet de modifier la caractéristique d'amortissement Il est en outre prévu que la longueur du composant est moindre que celle de la portion du conduit de fluide Grâce à cela, s'il y a des à-coups de pression, le composant peut accomplir des mouvements indépendants du piston de commande, d'o un meilleur amor- tissement des vibrations. Dans une autre forme de réalisation avantageuse, il est prévu que le déplacement du piston de commande contre la force d'un dispositif de précontrainte, de la position d'ouverture à la position de fermeture, est produit par application, à la face du piston de commande non tour- née vers le dispositif de précontrainte, de la pression présente au deuxième raccord, lequel constitue la sortie, et que le conduit de flui- de débouchant dans la face exposable à la pression comporte une portion de trou radiale et une portion de trou axiale dans laquelle le composant est agencé. Il est en outre prévu que le composant présente un évidement s'étendant sur une face terminale - Il est avantageux que le composant soit une tige filetée d'un type commercial courant. Si la chambre de fluide dans le carter située contre la face exposable à la pression, est fermée par une vis de fermeture, le piston de commande peut alors être facilement monté ou remplacé Il est avan- tageux que la vis de fermeture présente, en regard du composant, un insert en une matière de grande résistance mécanique On peut ainsi cons- tituer, de façon très simple, sur une vis de fermeture d'un type com- mercial courant, une face terminale constituant la butée pour le composant, d'une zone de grande résistance ' Dans un développement avantageux, il est prévu 4 - agencés coaxialement l'un à la suite de l'autre dans le carter la chambre de fluide, l'alésage recevant le piston de commande et com- portant, dans sa position médiane, un élargissement annulaire dans lequel le premier raccord débouche, le deuxième raccord débouchant dans la portion inférieure de cet alésage, et un alésage recevant le dispositif de précontrainte En outre, le piston de comman- de présente deux évidements de même premier diamètre séparés l'un de l'autre et de ses faces terminales, par un épaulement d'un même second diamètre, plus grand que le précédent Ces évidements, dans la position de fermeture, sont respectivement conjugués au raccord d'entrée et au raccord de sortie Ladite portion de trou radiale se- termine dans l'évidement conjugué au raccord de sortie Comme le piston de commande n'a pas, dans son alésage, une assise exempte de fuite, il convient de veiller à la dérivation de l'huile de fuite afin d'éviter un accroissement indésirable de la pression du c 8 té sortie Grâce à l'agencement de l'invention, le flide de fuite-est dérivé vers une sortie d'huile de fuite - Si l'on prévoit que le dispositif de précontrainte est, par son côté non en regard du piston de commande, au contact d'un élément d'appui-dont la position axiale dans le carter est réglable, il est alors possible, par modification de la précontrainte élastique, de ré- gler de façon très simple le comportement fonctionnel. On peut en outre prévoir qu'après que la position de ferme- ture est atteinte, un déplacement supplémentaire du piston de commande a pour effet de relier le raccord de sortie à un retour sans pression pour le fluide S'il y a des à-coups de pression exagérés du-côté -sortie, le raccord de sortie peut ainsi être relié à un retour sans pression. Les différents objets et caractéristiques de l'invention seront maintenant détaillées dans la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif-, en se reportant aux figures annexées qui repré- sentent la figure 1, une première forme de réalisation d'une valve régulatrice de fluide; et la figure 2, une autre forme de réalisation. -En se reportant d'abord à la figure 1, la valve réductrice de pression présente un carter 1 doté d'un premier orifice de raccorde- ment, à savoir une entrée 2 reliée à la source de pression, et d'un deuxième orifice de raccordement, à savoir une sortie 3 allant à un organe utilisateur En outre, un raccord 4 est prévu pour le retour d'huile de fuite. Les raccords 2, 3 et 4 débouchent dans un alésage polyétagé agencé centralement dans le carter 1 A l'extrémité inférieure du carter 1 ("inférieure" en considérant la figure 1), on trouve une portion d'alésage 6 à plus grand diamètre, laquelle présente à son extrémité une portion 7 dotée d'un filet hélicoïdal intérieur La portion d'alé- sage 6 s'étend à peu prés sur la moitié de la longueur axiale du carter 1. A la portion d'alésage 6 se raccorde un alésage cylindrique 8 dans lequel le piston de commande 9 est agencé avec possibilité de coulissement L'alésage cylindrique 8 présente un élargissement annu- laire 10 qui le subdivise en deux portions à peu prés égales, 11 et 12. La sortie 3 allant à l'organe utilisateur débouche dans la portion 11 qui est la portion inférieure en considérant la figure 1, et l'entrée 2 débouche dans l'élargissement annulaire 10. A l'extrémité supérieure de la portion supérieure 12, l'alé- sage cylindrique 8 est muni d'une portion 13 dotée d'un filet hélicoî- dal intérieur, dans laquelle est vissée une vis de fermeture 14 qui ferme, avec étanchéité, l'alésage cylindrique 8 Au lieu de cela, on peut aussi utiliser un bouchon de fermeture pouvant être fixé sans filet hélicoïdal. Le piston de commande 9 présente deux évidements annulaires 15 et 16 ayant môme diamètre, au moyen desquels sont définis trois domai- nes 17, 18, 19 de longueur axiale déterminée, ayant le même diamètre extérieur Le domaine supérieur 17 et le domaine inférieur 19 sont dis- posés, chacun avec étanchéité et possiblité de coulissement, l'un dans une partie dela portion supérieure 12, l'autre dans une partie de la portion inférieure 11 de l'alésage cylindrique 8 Le domaine médian 18 est agencé dans l'élargissement annulaire 10. Le bord annulaire inférieur du domaine médian 18 du piston de commande 9 constitue le bord de commande 28 et coopère avec le bord conjugué que le carter comporte-à la transition de l'élargissement annulaire 10 à la portion inférieure il de l'alésage cylindrique 8. Pour améliorer le comportement de régulation, un chanfrein peut être aménagé sur le bord de commande 28 Aux petites sections d'ouveture, cela améliore l'amortissement des vibrations Les sections d'étran- giement peuvent aussi, à comportement de régulation égal, être choi- sies plus grandes de façon à réduire le risque d'encrassement. A son extrémité inférieure, le piston de commande 9 présen- te un appendice 20 en forme de téton qui vient au contact d'une dé- pression 21 d'un disque d'appui de ressort, 22. Sur ce disque d'appui 22 agit la force de pression d'un ressort de compression 23 qui exerce, sur le piston de commande 9, une poussée en direction de la vis de fermeture 14 Le ressort de compression 23 et le disque d'appui de ressort, 22, ainsi que le rac- cord 4 pour le retour d'huile de fuite, sont agencés dans la portion 6 à grand diamètre de l'alésage étagé 5 Une vis de réglage 24, qui sert à régler la force élastique du ressort de compression 23 prenant appui contre elle, est disposée dans la portion 7,-filetée intérieure- ment, de la portion d'alésage 6. Le piston de commande 9 présente, suivant un tracé intérieur, un évidement comportant une portion de trou radiale 25 et une por- tion de trou axiale 26 La Dortion'de trou radiale 25 débou- che sur le pourtour extérieur de l'évidement annulaire inférieur 16 du piston de commande et se trouve ainsi en communication avec la sortie 3 allant à l'organe utilisateur La portion de trou axiale 26 débouche à la face terminale supérieure du piston de commande 9, dans une chambre de pression 27 qui est délimitée axialement par le piston de commande 9 et la vis de fermeture 14. Dans la portion de trou axiale 26 est inséré, avec un jeu autorisant son mouvement, un élément amortisseur 30 qui possède une rainure hélicoïdale sur son pourtour et qui se présente sous la for- me d'une tige filetée d'un type usuel La longueur axiale de ce compo- sant 30 pour amortissement est inférieure à celle de la portion de trou axiale 26 L'élément amortisseur 30 présente, sur sa surface ter- minale inférieure, des dépressions qui s'étendent radialement sur cette surface inférieure. Un insert 31 à grande résistance mécanique, ayant la forme d'une bille, est inséré dans la vis de fermeture 14 o il est maintenu par déformation plastique. Dans la condition de repos,-la valve réductrice de pression est ouverte, de sorte que l'entrée 2 et la sortie 3 sont en communication mutuelle Si la pression monte à l'entrée 2, le piston de commande 9 est alors, sous l'effet de la pression qui s'établit dans la chambre de pression 27, déplacé vers le bas, contre la force du ressort de compres- sion 23, et, par son bord de commande 28, ferme à un point tel que le courant de fluide qui peut s'écouler à la sortie 3 est limité à ce qui est reçu par l'organe utilisateur sans qu'il y ait augmentation de pression côté sortie. Pour atténuer les vibrations, on a prévu, inséré dans le piston de commande 9, avec un jeu permettant son mouvement, l'élément amortis- seur 30 qui élimine les vibrations grâce à l'effet d'étranglement dû à la petite section d'étranglement annulaire, à l'effet d'étranglement c.e la rainure hélicoïdale, et aux réflexions sur la surface extérieure rugueuse Le fait que l'élément amortisseur 30 puisse se-déplacer indé- pendamment du mouvement du piston de commande 9 crée, du point de vue des vibrations, un découplage de l'élément amortisseur-30 par rapport au piston-de commande 9. La figure 2 représente une autre forme de réalisation de l'élément amortisseur Sur cette figure, les éléments identiques à ceux de la figure 1 sont repérés par des chiffres de référence inchan- gé s Dans cette réalisation,l'élément amortisseur 30 ' est monté serré dans la portion de trou axiale 26 Cet élément amortisseur ' posséde, sur sa périphérie, une ou plusieurs rainures hélico Xdales 32 qui, avec la paroi intérieure de la portion de trou foré axiale 26, constituent des canaux d'étranglement pour amortir le mouvement du piston de commande 9 - Comme le piston de commande 9 est agencé dans l'alésage cylindrique 8 avec un jeu permettant son mouvement, il en résulte une faible perte de fluide par fuite entre ce piston de commande et la paroi de cet alésage Grâce à la disposition adoptée pour la sortie 2 et la sortie 3, l'huile de fuite peut s'écouler en direction du raccord 4 d'huile de fuite, de sorte qu'elle ne peut pas aller vers le côté sortie et qu'il-ne peut donc pas y avoir d'augmentation de pression indésirable du côté sortie. Il est bien évident que les descriptions qui précèdent n'ont été fournies qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être imaginées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Valve régulatrice de fluide, comportant: un carter pré- sentant au moins un premier et un deuxième raccord de fluide; un -piston de commande agencé à coulissement dans un alésage du carter de façon à pouvoir &tre déplacé, par application de pression à au moins l'une de ses surfaces efficaces, entre une position d'ou- verture dans laquelle il y a communication entre le premier et le deuxième raccord et une position de fermeture dans laquelle il sépare le premier raccord du deuxième raccord; et un dispositif d'étrangle- ment agencé dans un conduit de fluide du piston de commande, cette valve étant caractérisée en ce que le conduit de fluide ( 25, 26) est constitué par un trou foré dans le piston de commande ( 9), en ce que le dispositif d'étranglement comporte un composant cylindrique ( 30, ') qui est agencé dans le conduit de fluide ( 25, 26) et qui consti- tue, avec la paroi intérieure d'une portion ( 26) du conduit de fluide ( 25, 26), un étranglement, et en ce que le composant ( 30, 30 ') pré- sente une rainure qui suit un tracé incliné le long de sa périphérie 2 Valve selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre du composant ( 30) est plus petit que celui de la portion du canduit de fluide ( 26). 3 Valve selon la revendication 2, caractérisée en ce que le recouvrement longitudinal axial du composant ( 30) et de la portion du conduit de fluide ( 26) est variable. 4 Valve selon la revendication 2, caractérisée en ce que la longueur axiale du composant ( 30) est plus petite que celle de la por- tion du conduit de fluide ( 26). Valve selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le déplacement du piston de commande ( 9) contre la force d'un dispositif de précontrainte ( 23), de la position d'ouver- ture à la position de fermeture, est produit par application, à la face du piston de commande ( 9) non tournée vers le dispositif de précon- trainte ( 23), de la pression au deuxième raccord, celui constituant la sortie, et en ce que le conduit de fluide ( 25, 26) débouchant dans lae face exposable à la pression comporte une portion de trou radiale ( 25) et une portion de trou axial ( 26) dans laquelle le composant ( 30, 30 ') est agencé. 6 Valve selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le composant ( 30, 30 ') présente un évidement qui s'étend sur une face terminale. 7 Valve selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le composant ( 30) est une tige filetée. 8 Valve selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la chambre de fluide ( 27) aménagée dans le car- ter ( 1), contre la face exposable à la pression, est fermée par une vis de fermeture ( 14). 9 Valve selon la revendication 8, caractérisée en ce que la vis de fermeture ( 14) présente, en regard du composant ( 30), un insert en une matière à grande résistance mécanique. 10 Valve selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend, agencés coaxialement et en série dans le carter ( 1): la chambre de fluide ( 27), l'alésage ( 8) qui reçoit le piston de commande ( 9) et qui comporte, dans sa portion médiane, un élargissement annulaire ( 10) dans lequel le premier raccord ( 2) débouche, le deuxième raccord ( 3) débouchant dans la portion infé- rieure ( 11) de cet alésage, et un alésage ( 6) recevant le dispositif de précontrainte ( 23), et en ce que le piston de commande ( 9) présente deux évidements ( 15, 16) de même moindre diamètre qui sont séparés l'un de l'autre et des faces terminales, à chaque fois par un épaulement de même diamètre, et qui, dans la position de fermeture, sont respecti- vement conjugués au raccord d'entrée ( 2) et au raccord de sortie ( 3), et en ce que la portion de trou radiale ( 25) se termine dans l' vi- dement ( 16) conjugué au raccord de sortie ( 3). 11 Valve selon l'ume quelconque des revendications précéden- tes, caractérisée en ce que le dispositif de précontrainte ( 23) est, par son côté non en regard du piston de commande ( 9), au contact d'un élément d'appui ( 24) dont la position axiale dans le carter ( 1) est réglable. 12 Valve selon l'une quelconque des revendications précenden- tes, caractérisée en ce qu'après que la position de fermeture est attein- te, un déplacement supplémentaire du piston de commande a pour effet de mettre le raccord de sortie en communication avec un retour sans pression pour le fluide. 13 Valve selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisée en ce que le composant ( 30 ') est monté, avec un ajustement serré, dans la portion du conduit de fluide ( 26).