Brevet FR2534346A1 — publié le 19840413

La présente invention concerne une électrovanne -comportant une bobine, une armature et un aimant permanent coaxial à la bobine. Une telle électrovanne connue est réalisée sous forme de vanne de pression, avec une bobine et un aimant permanent coaxial à la bobine Le montage connu présente l'inconvénient suivant: l'impact de la vanne, même lors de la coupure du courant, produit encore des tensions par suite d'une aimantation résiduelle gênante. L'ouverture des vannes de pression du type connu exige habi- tuellement une force très élevée, exercée par un ressort et supé- rieure à celle produite par la pression hydraulique. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, l'aimant permanent est réalisé sous forme d'un plateau; Les lignes de force magnétiques de l'aimant permanent et de la bobine sont dirigées en sens inverse; et l'armature est réalisée sous forme d'un clapet s'ouvrant vers le côté basse pression L'électrovanne selon l'inven- tion présente l'avantage de comporter une soupape ouvrant du côté basse pression, avec une armature pouvant se monter sous forme d'une unité Toutes les pièces de la vanne peuvent être usinées de l'avant dans un montage La faible masse mobile permet d'obtenir une vitesse de commutation élevée avec un faible rebondissement Une faible force de ressort suffit pour fermer la vanne, la force magnétique et la force hydraulique étant dirigées en sens inverse Des étran- glements dans le circuit en fer doux permettent d'utiliser des aimants permanents peu coûteux Les étranglements permettent en effet de sup- primer des pertes par courants de Foucault dans le circuit du flux permanent L'évidement extérieur renforce encore cet effet Le flux magnétique est inversé quand une force F nulle est recherchée On obtient ainsi dans l'armature un flux magnétique qui passe exactement par zéro et produit ainsi un temps de déclenchement rigoureusement défini La réduction du courant après le déclenchement de l'armature permet de diminuer le temps mort de fermeture de la vanne et d'écono- miser la puissance électrique correspondante L'emploi d'un aimant permanent discorde concentre les lignes de force magnétiques dans la partie en fer doux située dans la bobine magnétique. La combinaison d'une bobine et d'un aimant permanent créent un 2 2534346 dispositif de sécurité En cas de défaillance du courant, le clapet est maintenu dans une position constante par le flux magnétique constant de l'aimant permanent. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation et des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est la coupe longitudinale d'une électrovanne; et la figure 2 est le plan d'un ressort membrane. La figure 1 représente le corps 10 d'une électrovanne 11 Le corps 10 présente une forme cylindrique fermée à une extrémité par un fond 12 épais en fer doux Au-dessous du fond 12 se trouve un disque réalisé sous forme d'un aimant permanent 13 Son axe de symétrie coincide avec l'axe de l'électrovanne 11 Sa position est telle que le pale nord ou le pôle sud repose sur le fond 12, mais jamais les deux pôles simultanément Le corps 10 comporte une gorge annulaire 14 entourant l'axe transversal de l'aimant permanent 13 Au-dessous de ce dernier se trouve une pièce 16 de fer doux en T, dont la partie longitudinale 17 s'étend jusqu'à un orifice de sortie 18 L'espace 19 compris entre la pièce longitudinale 17 et le corps 10 contient une carcasse 21 à section en U, dans laquelle sont logés les enroulements de la bobine 22 L'ouverture de la carcasse 21 en U est en regard du corps 10 Une étroite fente annulaire 23 entoure la carcasse 21. Un alésage d'alimentation 27 est usiné dans la paroi 24 du corps , à la hauteur de la branche transversale 26 de la pièce en fer doux 16 Un second alésage d'alimentation 28 est usiné sur le caté opposé du corps, à la hauteur de la bobine 22 Une fente annulaire 30 est formée entre la branche transversale 26 de la pièce en fer doux 16 et la paroi 24 du corps 10. L'orifice de sortie 18 contient un clapet 29 réalisé sous forme d'une armature Ce clapet est en V inversé, creux intérieurement et ouvert vers le bas Son bord 31 en forme de bride présente des fentes 32 ou des trous oblongs 32 ' Le clapet 29 est monté par son bord 31 dans un ressort membrane 33 La partie supérieure 34 du clapet 29 s'applique sur l'orifice de sortie 18, qui s'évase vers le bas et- constitue simultanément le siège 36 Ce dernier et l'orifice de sortie 3 2534346 18 sont réalisés sur un corps annulaire 39 Le clapet 29 -comporte audessus du siège 36 un arrondi 37 tel qu'une fente annulaire 38 axiale est formée entre l'orifice de sortie 18 et le clapet 29. Cette-fente 38 constitue la zone de dosage du fluide de pression. Le corps 39 est relié à un bord 40 du corps 10, s'étendant vers l'intérieur. L'extrémité du corps 10 opposée au fond 12 présente un bord annulaire 42 dont la face inférieure est rabattue vers l'intérieur et fixe ainsi un disque 41 et le ressort membrane 33 Le disque 41 présente un passage 43 central avec une surface de rebondissement 44 conique, dirigée vers l'intérieur et le bas Des rejets 45 formés à l'extrémité du passage 43 interdisent la formation de gouttes Un rebord annulaire 41 ' est formé sur le disque 41 pour amortir le choc du ressort membrane 33. Le fond 12 comporte un alésage longitudinal 46, étagé vers sa face extérieure et contenant l'alimentation-48 de la bobine 22 dans un tube 47 L'alésage longitudinal 46 est rempli, jusqu'au-dessus de l'aimant permanent 13 et autour du tube 47, par le même matériau que la carcasse 31 Un joint torique 49 est disposé en dessus Au- dessus de ce joint se trouvent un insert plastique 51 et un enrobage plastique 52, qui assurent la fermeture étanche de l'alésage longi- tudinal 46 vers l'extérieur La paroi extérieure du corps présente un évidement circulaire 53 à la hauteur de liaimant permanent 13. Le ressort membrane 33 est réalisé avec deux diamètres présen- tant chacun quatre fentes 62, 63, entre les périmètres extérieur et intérieur 61 Les fentes 62 sont décalées de 45 par rapport aux fentes 63 Le clapet 29 est logé dans le passage 61 ' Le ressort membrane 33 est utilisé comme élément élastique Il maintient le clapet 29 dans une position constante et compense des fluctuations, de sorte que l'étanchéité de l'électrovanne 11 est assurée même quand le clapet 29 est incliné. -Le fonctionnement de l'électrovanne est le suivant La bobine 22 et l'aimant permanent 13 produisent chacun un flux magnétique distinct L'aimant permanent produit un flux magnétique du p 8 le nord vers le pôle sud, autour de la gorge annulaire 14 Les lignes de 4 2534346 force passent dans la fente 30 et la branche transversale 26 La fente 30 produit une dispersion afin de réduire les pertes par courants de Foucault Un autre flux magnétique, produit par l'ai- mant permanent 13, est dirigé dans le même sens, mais entoure encore la carcasse 21 et passe par le bord 38, le siège 36, le clapet 29 et la partie longitudinale 17 de la pièce en fer doux 16. Les lignes de force de la bobine 22 suivent un trajet analo- gue, mais en sens inverse Le petit circuit magnétique passe dans ce cas par la carcasse 21 et le bord 40, le siège 36 et le clapet 29 Le grand circuit magnétique comprend de nouveau les zones entourant la gorge annulaire 14. Le flux magnétique total de la bobine 22 ou de l'aimant perma- nent 13 résulte de l'addition des deux flux d'intensité différente. Le flux total de l'électrovanne 11, agissant sur le clapet 29, et la différence entre le flux total de la bobine 22 et le flux total de l'aimant permanent 13 Ce flux total permet de commander le clapet 29 et d'ajuster une section d'ouverture quelconque Cette dernière permet par exemple de doser la quantité de fluide de pres- sion Ce fluide pénètre dans l'électrovanne 11 par les orifices d'ali- mentation 29 et 28, puis balaie la bobine 22 Il en résulte un refroidissement de la bobine 22 et un réchauffage du fluide de pres- sion. L'électrovanne est avantageusement utilisable pour le dosage du carburant de moteurs à essence ou Diesel par exemple Le carburant doit en outre être traité Il pénètre à peu près librement dans le clapet 29 par les fentes 32 Le carburant est finement pulvérisé lors de l'impact sur la face de rebondissement 44 Le rejet 45 interdit la formation de gouttes par le carburant pulvérisé La fente 38, située entre la partie supérieure du clapet 29 et le corps annulaire 39, forme une zone de dosage largement indépendante de la course du clapet 29. La combinaison d'une bobine 22 et d'un aimant permanent 13 produit une disposition de sécurité L'action de la bobine 22 cesse totalement en cas de défaillance du courant La force magnétique de l'aimant permanent 13 continue toutefois à agir avec une force 2534346 constante et maintient le clapet 29 dans une position constante. Le choix de la polarité de l'aimant permanent 13 permet donc de maintenir l'électrovanne 11 fermée ou dans une position d'ouverture constante Le clapet 29 ne peut pas être animé d'un mouvement de va-et-vient par l'écoulement, ce qui interdit un débit variant de façon arbitraire. L'emploi d'un aimant permanent 13 simple et économique permet, à l'aide de la gorge annulaire 14, de réduire les pertes par courants de Foucault et par échauffement. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. 6 2534346 Revendications 1 Electrovanne comportant une bobine, une armature et un aimant permanent coaxial à la bobine, ladite électrovanne étant caracté- risée en ce que l'aimant permanent ( 13) est réalisé sous forme d'un plateau; les lignes de force magnétiques de l'aimant permanent ( 13) et de la bobine ( 22) sont dirigées en sens inverse; et l'arma- ture est réalisée sous forme d'un clapet ( 29) s'ouvrant vers le côté basse pression. 2 Electrovanne comportant une bobine, une armature et un aimant permanent coaxial à la bobine, ladite électrovanne étant caractéri- sée en ce que l'aimant permanent ( 13) est réalisé sous forme d'un plateau; les lignes de force magnétiques de l'aimant permanent ( 13) et de la bobine ( 22) sont dirigées dans le même sens; et l'armature est réalisée sous forme d'un clapet ( 29) s'ouvrant vers le côté basse pression. 3 Electrovanne selon une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le plateau est un disque. 4 Electrovanne selon une quelconque des revendications I à 3, caractérisée en ce que la force de fermeture du clapet ( 29) est produite par la force électromagnétique et la force d'ouverture par un ressort. Electrovanne selon une des revendications 1 ou 2 et une des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que le clapet ( 29) est disposé dans l'ouverture centrale d'un ressort membrane discorde ( 33), dont la face intérieure est fixée sur le clapet ( 29). 6 Electrovanne selon une des revendications 1 ou 2 et une quel- conque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce qu'un espace est formé entre l'aimant permanent ( 13) et la paroi du corps pour la commande du flux magnétique. 7 Electrovanne selon une des revendications 1 ou 2 et une quel- conque des revendications 3 à 6, caractérisée par une branche étroite entre la carcasse ( 21) et l'aimant permanent ( 13), avec une fente de dispersion magnétique ( 30) entre ladite branche et la paroi du corps. 8 Electrovanne selon une des revendications 1 ou 2 et une quel- conque des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que la paroi extérieure du corps présente un évidement ( 53) circulaire à la hauteur de l'aimant permanent ( 13). 9 Electrovanne selon une des revendications 1 ou 2 et une quel- conque des revendications 3 ou 8, caractérisée en ce que le corps ( 10) est réalisé en fer doux.