Brevet FR2530772A1 — publié le 19840127

La présente invention est relative à une vanne à commande électromagnétique pour fluide à haute pression. le problème posé consiste à réaliser une vanne à commande électromagnétique susceptible d'interrompre l'écoulement d'un fluide dont la pression est de l'ordre de 200 Bars. Jusqu'à présent, il n'a pas été possible de réaliser de telles vannes car les forces mises en jeu'auraient nécessité l'utilisation d'un électro-aimant très puissant, donc très coûteux et très volumineux. En effet, on sait que pour qu'une vanne fonctionne dans de bonnes conditions, il est nécessaire que le clapet soit appliqué fortement contre son siège et cette force doit être supérieure à celle qui tend'à le soulever lors de l'ouverture da la vanne. Ainsi, dans le cas,par exemple,d'une pression en amont de l'ordre de 200 Bars on est conduit à utiliser un ressort exerçant une force sur le clapet de l'ordre de 200 Kgs. De ce fait, si le clapet d'une telle vanne doit etre commandé par un dispositif électromagnétique à noyau plongeur, il faut utiliser un électro-aimant susceptible de vaincre cette force antagoniste de 200 Kgs. La présente invention, qui remédie à cet-inconvénient,est remarquable en ce que le clapet qui, de la façon connue, est appliqué contre son siège par l'entremise d'un ressort, présente un orifice central normalement obturé par un clapet auxiliaire dont le déplacement axial est commandé par un électroaimant, le clapet principal étant porté par un piston ménageant dans le corps de la vanne une chambre sous pression communiquant avec le clapet auxiliaire. L'invention sera mieux comprise par la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés à titre d'exemple indicatif seulement, sur lesquels: La figure 1 est une vue en coupe verticale d'une vanne conforme à l'invention; La figure 2 est une vue partielle analogue à celle l,montrant à plus grande échelle les clapets de la vanne; La figure 3 est une section effectuée par la ligne III III de la figure 1. En se reportant aux dessins et,notamment à la figure 1, on voit que la vanne comporte un corps constitué par trois parties 1,2 et 3 assemblées. La partie 3 présente un orifice 4 d'entrée du fluide sous pression, un orifice 5 de sortie et constitue le siège 6 du clapet principal 7 qui est appliqué contre ledit siège par l'entremise d'un ressort 8 dont une des extrémités prend appui contre un bouchon 9 vissé dans la queue 7' du clapet 7 tandis que son autre extrémité prend appui sous le fond 10 d'un guide tubulaire 11 immobilisé axialement.A cet effet, la partie 2 du corps présente un épaulement 12 sous lequel prend appui une collerette 13 du guide 11. Le clapet 7 présente un orifice central 14 normalement obturé par un clapet auxiliaire 15 logé dans un évidement 16 dudit clapet et se prolongeant par une tige 17 traversant le bouchon 9 obturant l'évidement 16. La tige 17, qui traverse le fond 10 du guide ll,présente à sa partie supérieure une masse magnétique 18 formant le noyau plongeur d'un électro-aimant schématisé par son bobinage 19. Un ressort 20 est interposé entre le clapet 15 et le bouchon 9. Le clapet 7 est guidé dans un manchon 21 immobilisé axialement entre les parties 2 et 3 du corps et présentant des orifices 22 dont l'utilité apparaîtra plus loin. Le fluide sous pression,admis par l'orifice 4,pénètre dans le corps de la vanne par des canaux 23 prévus dans le manchon 21 et par un orifice 24 prévu dans le clapet 7 puis par les jeux prévus entre les pièces fixes et mobiles.Il en résulte que la pression d'entrée est appliquée,notamment, sur le noyau 18 et sur le bouchon 9 du clapet 7 qui est appliqué contre son siège par la force résultant de la pression exercée par le fluide et celle du ressort 8. Le clapet auxiliaire 15 est appliqué contre son siège sous l'effet de la force résultant de la pression exercée sur le noyau I8, sur une surface égale à la section de l'orifice 14, et de la force du ressort 20. Pour ouvrir la vanne, on excite le bobinage 19 ce qui a pour effet de soulever le clapet auxiliaire 15.Les forces et les énergies mises en cause durant cette opération sont faibles puisque la section de l'orifice 14 est très petite par rapport à celle de l'orifice 5 et que la force du ressort 20 est également faible. Le soulèvement du clapet 15 provoque la vidange du fluide sous pression contenu dans le corps 1, 2, 3, qui ne peut se remplir car la section de l'orifice 24 est bien inférieure à celle de l'orifice 14. De ce fait, toute la pression est appliquée sous l'épaulement 25 de la queue 7' du clapet 7.Pour soulever le clapet 7 il suffit donc que la pression qui s'exerce sous llépaulement 25 engendre une force qui soit supérieure à la force du ressort 8 ce qui est techniquement réalisable sans que le-diamètre de la vanne atteigne des dimensions importantes. Pour fermer la vanne, il suffit de couper l'alimentation du bobinage 19 ce qui a pour effet de rappeler le clapet 15 contre son siège sous l'action du ressort 20. A ce moment, le liquide sous pression pénètre peu à peu dans le corps de la vanne et repousse progressivement le clapet 7 contre son siège. Ce dispositif a donc l'avantage de ne pas interrompre brusquement le débit d'un fluide sous pression. Les orifices 22 ont pour fonction de faire chuter la pression du fluide de façon à éviter les phénomènes de cavitation qui entrainent une rapide destruction desclapets et des sièges. En effet, la section des orifices 22 est telle que la vitesse du fluide qui les traverse ne peut pas engendrer de phénomènes de cavitation au droit desdits orifices mais ladite section des orifices est suffisante pour abaisser la prend sion du fluide de façon à ce que celui-ci, lors du soulèvement du clapet 7, puisse traverser l'orifice 5 à une vitesse suffisamment basse pour éviter,-aussi, ledit phénomène de cavitation. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit et représenté mais s'étend, au oon- traire, à toutes variantes de formes et dimensions. REVENDICATIONS l-Vanne pour fluide à haute pression du genre de celles dont le clapet est appliqué contre son siège par l'entremise d'un ressort, caractérisée en ce que le clapet (7) présente un orifice ( 14) central obturé par un clapet (15) dont le déplacement axial est commandé par un électro-aimant (I9). 2-Vanne pour fluide à haute pression selon la revendication 1, caractérisée en ce que le clapet (7), principal, forme un piston ménageant dans le corps de la vanne une chambre contenant le fluide sous pression qui pénètre dans cette dernière par des orifices calibrés et par les interstices résultant du jeu des pièces mobiles, la section totale offerte au passage du fluide étant bien inférieure à la section du siège du clapet auxiliaire. 3-Vanne pour fluide à haute pression ,caractérisée en ce que la noyau ( in) de l'électro-aimant est logé dans la chambre sous pression précitée. 4-Vanne pour fluide à haute pression selon l'un quel conique des revendications 1 à 3,caractérisée en ce que le clapet auxiliaire est appliqué contre son siège par l'entremise d'un ressort (20) et de la pression du fluide exerçant son action sur le noyau plongeur (18) de l'électro-aimant. 5-Vanne pour fluide à haute pression selon 1 i'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le ressort (8) appliquant le clapet (73 contre son siège prend appui sous le fond (10) d'un guide tubulaire (11) immobilisé axialement dans le corps de la vanne, la tige ( I7) de commande du clapet auxiliaire (15) traversant librement ledit fond. 6-Vanne pour fluide à haute pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,caractérisée en ce que le fluide sous pression parvient au siège (6) de la vanne en traversant un manchon tubulaire (21) présentant des orifices (22) permettant de faire chuter la pression pour éviter les phénomènes de cavitation.