Brevet FR2539465A1 — publié le 19840720

Valve de commutation 'a singe L'invention se rapporte à une valve de commutation à siège qui peut etre utilisée en particulier pour la commutation à action-discôntinue, c' est-a-dire l'enclenchement et le déclenchement d'un disjoneteur dans les installations haute tension. Pour éviter les destructions, il est nécessaire que dans les installations haute tension où circule un courant les interrupteurs soient enclenchés et, en particulier, déclenchés à grande vitessee Pour obtenir les forces dynamiques nécessaires à cet effet, on utilise pour la manoeuvre des unités hydrauliques à cylindre et à piston. La valve de commutation à siège selon l'invention convient particulièrement bien pour la commande d'un tel système d'entraînement. Les valves de commutation à siège connues de la demanderesse pour cette utilisation sont à commande hydraulique. Pour ce faire, les extrémités de commande, côtés frontaux, des valves de commutation à singe réalisées sous forme de tiroirs sont, d'une part, constamment soumises à la pression d'une pompe et,d'autre part, par 19intermédiaire de valves de commande,scumiseS alternativement à la pression de la pompe et à une pression sensiblement plus faible, par exemple pression de retour, pression du réservoir. Pour la rapidité de la commutation, il faut tout d'abord que seulement de faibles quantités de liquide soient déplacées lors de la commande Pour la rapidité de la commutation et, en particalier la rapidité du déclenchement il faut par ailleurs qu'aux extrémités de commande, il s'établisse une pression différencielle assez grande pour engendrer une force de commutation suffisante. La fiabilité du système se trouvant en repos pendant des semaines et des mois dépend avant tout de l'absence de fuites du système. Une autre exigence est que le système de commutation à siège fonctionne impeccablement indépendamment de sa position de montages Avec une valve de commutation à siège du type précité, comprenant un tiroir de commande actionné hydrauliquement par la pression du système au moyen une valve pilote et comportant, vis-à-vis du corps de la valve, deux sièges entre un canal de la pompe et un canal dtun cylindre, d'une part, et le canal du cylindre et le canal du réservoir, d'autre part, pour la- commutation au choix d'un trajet de la pompe au cylindre et d'un trajet du cylindre au réservoir, ledit tiroir comprenant en outre à ses extrémités, pour la commande, des surfaces de piston dont l'une est constamment soumise à ltaetorL de la pression de la pompe, tandis que l'autre est raccordée à un canal qui est soumis tour à tour à la pression de la pompe ou à la pression du réservoir, ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que les surfaces d'actionnement du piston du tiroir de commande sont réalisées sous forme de surfaces différencielles, que la plus grande surface du piston est constamment soumise à l'action de la pression de la pompe et que cette plus grande surface est plus petite que les surfaces des sièges du tiroir de commande dans le raccordement entre le canal de la pompe et le canal du cylindre ou le canal du cylindre et le canal du réservoir. Cette valve se caracté- rise par le fait qu'en plus des extrémités d'actionnement réalisées sous forme de piston différenciel, la valve elle même est utilisée pour fournir les forces nécessaires à la manoeuvre, notamment en raison de de la dimension de son siège. Cela est obtenu du fait que la surface du siège par laquelle le canal du cylindre peut être fermé au choix vis-à-vis du canal de la pompe et du canal du réservoir est plus grande que la plus grande des surfaces dtactionnement du piston, L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description d'un mode de réalisation pris comme exemple, mais non limitatif, et illustré par le dessin annexé. La figure unique du dessin représente une valve de commutation à siège 1 ainsi que le plan de montage simplifié d'une installation pour la manoeuvre d'un interrupteur haute tension 8 enclenchable et déclenchable. Cet interrupteur haute tension 8 est actionné par une unité hydraulique à cylindre et à piston comportant le cylindre 7 et le piston différenciel 9. La pompe hydraulique 4 qui a un débit relativement faible ( 1 litre par minute) est actionné en temps voulu par un moteur 3. Par l'intermédiaire de la valve anti-retour 6 et de la conduite 31 de la pompe, L'accumulateur 5, le petit c8té du piston différenciel 9, le canal de la pompe de la valve de commutation 1 ainsi que la valve pilote 10 sont constamment soumis à l'action de la pression de la- pompe. Une autre valve pilote est désignée par 11, le réservoir par 12 et la conduite de retour par 20. La valve de commutation à siège 1 comporte nn tiroir de commande 2 déplaçable axialement dans un alésage du corps. Le tiroir de commande 2 est représenté dans ses deux positions d'actionnement, la moitié supérieure représentant la position "ouverte" et la moitié inférieure la position "fermée". Le tiroir de commande comporte un collet 33 qui peut se déplacer entre deux sièges 26 et 27 d'un canal annulaire raccordé-au canal Z du cylindre. Pour le montage du tiroir de commande, le corps 1 est divisé par le joint 30 dans la zone du canal annulaire. A la position "ouverte", du tiroir de,commande 2, le canal P de la pompe est fermé vis-à-vis du Canal Z du cylindre par le collet 33 venant s'appliquer sur-la surface du siège 26. Par contre, le canal Z du cylindre et la conduite 34 -d'enclen- chement du récepteur sont raccordés au canal T du réservoir et à la conduite de retour . Par conséquent, à la position couverte de la valve de commutation, le piston différenciel 9 n'est soumis que d'un cté à la pression de la pompe ou de l'accumulateur 5 qu'il reçoit sur son plus petit c8té par l'intermédiaire de la conduite 31 de la pompe, de telle sorte que l'interrupteur 8 se trouve maintenu à sa position d'ouverture. Simultanément, la grande surface F1 d'actionnement du piston à l'extrémité 13 du tiroir de commande est soumise à la pression de la pompe par l'intermédiaire des perçages radiaux 15 et de l'alésage axial 14. La plus petite surface d'actionnement du piston à-l'extrémité 16du tiroir de commande 2 est par contre raccordée au réservoir 12 par l'intermédiaire de la conduite d'auto-maintien 18, du canal Z du cylindre et du canal T du réservoir et est par conséquent sans pression, si bien que le- tiroir~de commande 2 est maintenu hydrauliquement à sa position "ouverte"0 Le tiroir de commande est en plus maintenu mécaniquement par une bille d'encliquetage 23 soumise à l'action d'un ressort et l'entaille dXencliquetage 22. Dans cette position "ouverte", les joints 24 et 25 sont nécessaires. Le joint 24 assure 11 étanchéité du canal de la pompe vis-à-vis de la basse pression à l'extrémité d1action- nement 16. Le joint 25 assure l'étanchéité de l'extrémité d'actionnement 13 soumise à la pression de la pompe vis-à-vis de la basse pression du canal T du réservoir. Dans ce mode de réalisation de la malta de commutation à siège, il n'est pas nécessaire de prévoir d'autres joints dynamiques. Les fuites éventuelless dans lt zone des joints sont inoffensives, attendu quelles peuvent entre évacuées directement vers le réservoir sans affecter le système. Une accumulation d'huile de fuite ne peut pas se produire. Pour la commutation du tiroir de commande 2 à la position "fermée" (moitié inférieure du dessin), l'aimant 28 de la valve pilote 10 est actionné par impulsion. De ce fait, c'est la plus petite surface d'actionnement du piston à l'extrémité 16 qui est soumise à- la pression de la pompe ou de l'accumulateur0 C'est alors la pression de la pompe qui agit sur la totalité de la surface d'appui du collet 33 sur le siège 26 entre le canal de la pompe et le canal du cylindre, c'est-à-dire sur toute la surface F2 de la section transversale, attendu que c'est également la plus petite surface F3 d'actionnement du piston qui est soumise à la pression de la pompe.Comme la surface de la section transversale F2 est plus grande que la surface d'actionnement F1 du piston, le tiroir de commande 2 est poussé -à la position "fermée" (moitié inférieure du dessin)0 Dans cette position, le collet ferme la surface de siège 27 entre le cylindre et le réservoir, si bien que le canal Z du cylindre et la conduite d'enclenchement 34 du récepteur se trouvent subitement soumis à la pression de la pompe0 Il s'ensuit que la plus petite surface d'actionnement 16 reçoit également la pression de la pompe par la conduite d4auto-maintien 18 et le étranglement 19, si bien que l'état d'enclenchement reste maintenu même si le signal d'enclenchement est absent au niveau de l'aimant 28. L'tranglement 19 a pour but d'empêcher que lors de l'action nement de la valve pilote 10 l'huile hydraulique amenée par la pompe 4 ou l'accumulateur 5 à la conduite de commutation 17 s'écoule sans pression par la conduite 118 L'étranglement 19 est donc très resserré (par exemple 1 mm de diamètre ou moins). Grace à l'étranglement 19 et la conduite du auto maintien 18, on évite en outre que la pression s'affaiblisse à l'extrémité d'actionnement 16 en cas de fuite de la valve pilote 111. A la position "fermée'1 de la valve de commutation à siège, l'interrupteur haute tension 8 est enclenché sous l'effet de la pression agissant sur la plus grande surface du piston différenciel 9 dans le cylindre 79 La position "fermée" du tiroir de commande 2 est également stable tant que le système est sous pression.Une fixation mécanique supplémentairé est assurée par leencli quetage de la bille 23 dans l'entaille 21 sous l'action du ressort , Dans cete position "fermée" du tiroir de commande, seul le joint 25 entre l'extrémité d'actionnement 13 et le canal du réservoir est encore en fonction. Pour l'ouverture de l'interrupteur haute tension 8, 1' aimant 29 de la valve pilote il est actionné par impulsion. De-ce fait, la surface d'actionnement 16 du piston est raccordée au réservoir par l'intermédiaire de la conduite de retour et de la conduite de déclenchement 20, et se trouve ainsi sans pression. Par conséquent, ce n'est plus la totalité de la surface d'appui F21mais seulement la surface différen- cielle F; - F3 qui est soumise à l'action de la pression de la pompe. Cette surface différencielle est toutefois plus petite selon l'invention quel la plus grande surface d'actionnement F1 du piston.Il en résulte que le tiroir de commande 2 est brusquement repoussé à la position "ouverte" et que par la conduite d'enclenchement 34 du récepteurç le plus grand e8te du piston différenciel 9 est raccordé an réservoir 12 Z par l'intermédiaire du canal Z du cylindre et du canal T du réservoirs Le principal avantage de la valve de commutation à siège réside dans le fait qu'elle n'utilise que deux joints dynamiques.Par ailleurs, sa commande ne nécessite que de très faibles quantités d'huile et ce d'un seul conté sur la plus petite surface d'actionnement 16 La surface annulaire, définie par la surface différen cielle F2 - F3, est dimensionnée d'autant plus petite par rapport à la plus grande surface d'actionnement F1 du piston, pour qu'il en résulte pour l'ouverture de l'interrupteur haute tension 8 les courts temps de manoeuvre nécessaires, ctestwa- dire F1 > F2 - F3. La petite surface d'actionnement 16 du piston est par conséquent au moins 1/3 plus grande que la différence des surfaces de siège 26 ou 27 et de la grande surface d'actionnement 13 du piston. Pour obtenir les courts temps d'ouverture nécessaires, le rapport de ces surfaces est compris entre 3 et 5, c'est-à-dire 3 L'alésage 14 est d'une part réalisé suffisamment grand pour qu'aucune perte d'étranglement ne se produise lors du déplacement du piston. D'autre part, cet alésage 14 entratne aussi une diminution de la masse du piston, ce qui est important pour obtenir de fortes accélérations et de courts temps de commutation0 Un avantage de la valve de commutation à siège selon l'invention réside dans le fait quelle peut être montée dans n'importe quelle position, qu'elle est facile à réaliser et en particulier qu'elle comporte un piston en une seule partie qui peut être fabriquée avec grande précision et respect des cotes. REVENDICATIONS 10 Valve de commutation à siège pour la manoeuvre discontinue d'un système d'entrainement hydraulique, en particulier pour disjoncteurs dans des installations électriques haute tension, cette valve comprenant un tiroir de commande (2) actionné hydrauliquement par la pression du, système au moyen d'une valve pilote et comportant, vis-a-vis du corps (1) de la valve, deux sièges (26, 27) entre un canal de la pompe et un canal d'un cylindre, d'une part, et le canal du cylindre et un canal de réservoir, d'autre part, pour la commutation au choix d'un trajet de la pompe au cylindre et d'un trajet du cylindre au réservoir, ledit tiroir (2) comprenant en outre à ses extrémités, pour la commande, des surfaces de piston (13, 16)dont l'une est constamment soumise à l'action de la pression de la pompe, tandis que l'autre est raccordée à un canal qui est soumis tour à tour à la pression de la pompe ou à la pression du réservoir, caractérisée par le fait que, les surfaces d'actionnement (13, 16) du piston du tiroir de' commande (2) sont réalisées sous forme de surfaces différencielles, que-la plus grande, surface (13) du piston est constamment soumise à l'action de la pression de la pompe et que cette plues grande surface (13) est plus petite que 'les surfaces des sièges (262 27) du tiroir de commande (2) dans le raccordement entre le canal (P) de la pompe et le canal(Z)du cylindre ou le canal (Z) du cylindre et le canal (T) du réservoir. 2. Valve de commutation à siège selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le tiroir de commande (2) comporte un alésage central (14) qui relie la plus grande surface d'actionnement (13) au canal (P) de la pompe. 3. Valve de commutation 'à siège selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que la petite surface d'actionnement (16) du-piston est plus grande, de préférence 1/3 plus grande, que la différence des surfaces de siège(261 27) et de la grande surface d'actionnement (13) du piston. 4. Valve de commutation à siège selon la roendication 3, caractérisée par le fait que le rapport de la petite surface d'actionnement (16) du piston à la différence de la surface appui (26, 27) et de la grande surface d'actionnement (13) du piston se situe entre 3 et 5, egest-à-dire 3 (F3/F2 - F1 " 5. Valve de commutation à siège selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le tiroir de commande (2) comporte un collet (33) avec double surface d'appui de chaque c8té, lequel collet est mobile dans un canal annulaire, raccordé au canal QZ) du cylindre, du corps, et dans ses deux positions de commutation, dune part, sur une surface de siège (26) du canal annulaire, ferme les canal de la pompe vis-à-vis du canal du cylindre et, d'autre part, sur une surface de siège opposée (27) ferme le canal du cylindre vis-à-vis du canal du réservoir. 6. Valve de commutation à siège selon lune quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le corps (i) de la valve entre les surfaces de siège (26 et 27) disposées des deux cotés du canal (Z) du cylindre est divisé dans un plan normal au tiroir de commande (2).