Brevet FR2545903A1 — publié le 19841116

La présente invention concerne des valves ser- vant à commander le débit de liquides,et plus particuliè- rement une telle valve permettant d'obtenir deux débits différents ainsi qu'un arrêt complet de l'écoulement. Dans certaines installations, telles que des ap- pareillages servant à délivrer automatiquement un liqui- de, des quantités de liquide importantes, mais mesurées de façon précise, doivent être délivrées en un bref in- tervalle de temps Un tel appareillage est par exemple l'appareillage utilisé dans des pompes à essence à libre service Un client paye d'avance le prix d'une quantité particulière de carburant, puis actionne la pompe qui a été réglée de manière à délivrer -la quantité exacte payée. De façon typique, deux valves séparées sont utilisées dans cette opération: une valve à orifice important permettant de délivrer rapidement la majeure partie de l'essence, et une valve à orifice plus petit ou "d'appoint", servant à achever de façon précise la délivrance de la quantité res- tante La valve à débit important est fermée pendartl'opéra- tion finale de remplissage effectuée au moyen de la val- ve à débit plus lent Si l'on n'utilisait qu'une valve ayant un gros orifice, il serait très difficile de délivrer la quantité précise de liquide désirée, et si l'on n'utili- sait qu'une valve ayant un petit orifice, la délivrance du liquide durerait trop longtemps. Bien que ces dispositifs à deux valves fonction- nent de façon satisfaisante, ils sont relativement onéreux. Habituellement les valves sont actionnées par des solénoï- des C'est pourquoi, outre le fait de nécessiter deux val- ves, il faut prévoir deux organes d'actionnement électri- que à solénoide séparés ainsi que le câblage associé pour deux solénoïdes et des canalisations pour les deux valves. Un but de la présente invention est de fournir une seule valve à deux voies, qui peut délivrer automati- quement deux débits et peut par conséquent être installée à la place des deux valves classiques à débit élevé et à débit faible. Un autre but de la présente invention est de fournir une valve à deux débitscomportant deux états d'écou- lement, à savoir un état dans lequel la valve est dans une position ouverte stable, et l'autre état dans lequel l'élé- ment de valve est entraîné en oscillations de manière à per- mettre seulement un écoulement limité à travers la valve. Un autre but de l'invention est de fournir une valve actionnée par un seul solénoïde, qui est excité par une énergie en courant alternatif, redressée selon un redressement à simple alternance, de manière à provoquer une oscillation de l'élément de valve, et auquel est appli- quée une énergie à courant alternatif à onde pleine ou sur deux alternances de manière à obtenir la position ouverte sta- ble de la valve. Un but supplémentaire de la présente invention est de fournir une valve à deux voies et à deux débits, pi- lotée ou asservie Lorsque la valve pilote est totalement ouverte, la valve principale s'ouvre de manière à fournir un gros débit Lorsque l'élément de la valve pilote oscil- le, la valve principale reste fermée et il s'établit un écoulement, à un faible débit, uniquement à travers la val- ve pilote. Ce problème est résolu conformément à l'invention à l'aide d'une valve caractérisée en ce qu'elle comporte: a) un corps de valve principale possédant un orifice d'admission principal, un orifice de sortie prin- cipal et un orifice principal situé entre ces orifices et entouré par un siège de valve principale, b) un élément de valve principale pouvant être amené en et hors de contact avec le siège de valve prin- cipale pour former ou ouvrir la valve principale, c) un corps de valve pilote comportant un orifi- ce d'admission pilote communiquant avec l'orifice d'admis- sion principal, un orifice de sortie pilote communiquant avec l'orifice de sortie principal et un orifice pilote situé entre les orifices pilotes et entouré par un siège de valve pilote, d) un élément de valve pilote pouvant être amené en et hors de contact avec le siège de valve pilote pour fermer ou ouvrir cette dernière, et e) des moyens pour commander l'élément de valve pilote pour: I soit maintenir l'élément de valve pilote contre le siège de valve pilote pour empêcher l'écoulement à travers la val U Xpilote, en réponse à quoi l'élément de valve prin- cipalecontacte le siège de valve principal pour empêcher l'écoulement à travers l'orifice de la valveprincipale, II soit maintenir l'élément de valve pilote écarté du siège de valve pilote pour permettre un écoulement maximal à travers la valve pilote, en réponse à quoi l'élément de valve principale dégage l'orifice de la valve principale, et III soit faire osciller l'élément de valve pilote sui- vant une direction le rapprochant et l'écartant du siège de valve pilote afin de permettre un écoulement partiel à travers la valve pilote, depuis l'orifice d'admission principal en direction de l'orifice de sortie principal,, tandis que l'élément de valve principale reste en contact avec le siège de valve principaleafin d'empêcher l';écou- lement à travers l'orifice de la valve principale. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci- après prise en référence aux dessins annexée, sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe transversale d'une valve pilotée ou asservie conforme à l'invention, dans son état complètement fermé; la figure 2 est une vue en coupe transversale de la valve dans son état complètement ouvert;- la figure 3 est une vue en coupe transversale de la valve montrant la valve principale fermée et la val- ve pilote dans son état ouvert vibratoire; la figure 4 est un dessin schématique montrant un circuit électrique servant à exciter le solénoïde de la valve pilote; et la figure 5 est un dessin schématique montrant un autre circuit servant à exciter le solénoïde de la val- ve pilote. La valve choisie pour illustrer la présente ln- vention comporte un corps de valve 10 possédant un orifi- ce d'admission principal 11, un orifice de sortie princi- pal 12 et un orifice 13 situé entre ces orifices et entou- ré par un siège de valve circulaire 14 Un capot 15 est monté sur le corps 10, le corps et le capot étant fixés ensemble par des boulons (non représentés). Le pourtour d'un diaphragme souple 18 est pris en sandwich entre le corps 10 et le capot 15,et des joints d'étanchéité 19 sont également prévus pour garantir une étanchéité aux liquides entre ces éléments A la face inférieure du diagraphragme 8 est fixé un élément de val- ve principale 20 pouvant être amené en contact avec le siè- ge de valve 14 (voir la figure 1) de manière à fermer la valve principale, et pouvant être amené hors de contact avec ce siège de valve (figure 2) de manière à ouvrir la valve principale Un ressort de compression 21, disposé entre le capot 15 et une plaque de support 22 portée par la surface supérieure du diaphragme 18, repousse en perma- nence le diaphragme et l'élément de valve principale 20 en direction du siège de valve 14 Le capot 15 et le diaphra- gme 18 définissent entre eux une chambre 23 Cette derniè- re est en permanence en communication avec l'orifice d'ad- mission principal 11 par l'intermédiaire d'un orifice de purge 24 défini par une rondelle s'étendant à travers un trou ménagé dans le diaphragme 18. Le côté droit du capot 15 (comme cela est vi- sible sur les figures 1-3) constitue le corps 15 ' d'une valve pilote Le corps de valve pilote 15 ' comporte un orifice d'admission pilote 27 communiquant avec la cham- bre 23, un orifice de sortie pilote 28 communiquant avec l'orifice de sortie principal 12 par l'intermédiaire d'un trou 29 ménagé dans le diaphragme 18, et un orifice pilote 30 situé entre les deux orifices pilotes et entou- rés par un siège circulaire de valve pilote 31 Dans le corps de valve pilote 15 ' se trouve vissé un capot 32 por- tant un tube 33 dans lequel un induit 34 peut glisser longitudinalement A son extrémité inférieure, 1 ' induit 34 porte un élément élastique de valve pilote 35 pou- vant être amené en contact avec le siège de valve pilote 31 (figure 1), de manière à fermer la valve pilote,et être amené hors de contact avec le siège de valve 31 (fi- gure 2), de manière à ouvrir la valve pilote Un ressort de compression 36 repousse en permanence l'induit 34 et par conséquent l'élément de valve 35 en direction du siège de valve 31 Le corps de valve 15 ' et le capot 32 définissent entre eux une chambre de valve pilote 37,qui communique en permanence avec la chambre 23 par l'inter- médiaire de l'orifice d'admission 27 de la valve pilote. Une bobine de solénoïde (non représentée) sur les figures 1-3, mais indiquée par la référenoe 40 sur les figures 4 et 5) entoure le tube et est contenue dans un lo- gement 41 Lorsque la bobine 40 est excitée, l'induit 34 remonte dans le tube 33, à l'encontre de la force du res- sort 36, et contacte l'induit fixe 42 situé dans l'extré- mité supérieure du tube (voir la figure 2) Dans cet état, la valve pilote est totalement ouverte Lors de la désexci- tation de la bobine du solénoïde, le ressort 36 ramène l'in- duit 34 dans la position dans laquelle l'élément de valve contacte le siège de valve 31 (figure 1) de manière à fermer la valve pilote. Conformément à la présente invention, la bobine du solénoïde peut être excitée par ce qui constitue deux sources distinctes d'alimentation en énergie, dont un exemple est représenté sur la figure 4 Les bornes 45 et 46 peuvent être raccordées à une source d'alimen- tation en énergie électrique, telle qu'une source de cou- rant alternatif à 120 volts, 60 Hz Un organe de commuta- tion mobile 47 peut être amené alternativement en contact avec l'une ou l'autre de deux bornes 48 et 49 La borne 48 est branchée en série avec la bobine 40 du solénoïde et la borne 46 Par conséquent, lorsque l'organe de com- mutation 47 est dans sa position en trait plein et con- tacte la borne 48, un courant en onde pleine à sur deux alternances est appliqué à la bobine 40, et l'induit 34 se place dans uxeposition stable en contactant l'induit fixe 42 La borne 49 est branchée en série avec une dio- de 50 la bobine 40 et la borne 46 Par conséquent, lors- que l'organe de commutation 47 est amené dans sa position représentée par un trait mixte et contacte la borne 49, un courant redressé selon un redressement sur une alter- nance est appliqué à la bobine 40 Ceci provoque une oscil- lations de l'induit 34 provoquant son rapprochement et son écartement par rapport au siège de valve 31, l'ampleur du déplacement vibratoire étant fournie par la distance 51 sur la figure 3. On va maintenant expliquer le fonctionnement de la valve On suppose que la bobine 40 du solénoïde est dé- sexcitée, c'est-à-dire que les bornes 45 et 46 sont débran- chées d'une source d'alimentation en énergie, et que la valve est dans l'état représenté sur la figure 1 Le flui- de à la pression d'admission remplit, à partir de l'orifi- ce d'admission 11, la chambre 23 par l'intermédiaire du trou de purge 24, et ce fluide remplit également la cham- bre 37 par l'intermédiaire de l'orifice 27 La force appli- quée sur la face supérieure du diaphragme 18 sous l'action de la pression de ce fluide, en association avec l'action de la force du ressort 21, maintient l'élément de valve principale 20 contre le siège 14 en fermant la valve prin- cipale Le ressort 36 maitient l'élément de valve pilote 35 contre le siège 31 en fermant la valve pilote. Si maintenant on raccorde les bornes 45 et 46 à une source d'énergie à courant alterntif, au moyen d'un commutateur (non représenté) et si l'organe de commutation 47 contacte la borne 48, une puissance en onde pleine ou sur deux alternances est appliquée à la bobine 40 du solé- noïde Il en résulte que l'induit 34 remonte dans la posi- tion représentée sur la figure 2 en ouvrant la valve pilo- te Le fluide sous pression à l'intérieur de la chambre de valve pilote 37 circule en traversant l'orifice 28 de la valve pilote en direction de l'orifice de sortie principal 12 Le fluide sous pression présent dans la chambre 23 traverse l'orifice d'admission de la chambre de la valve pilote 27 pour pénétrer dans la chambre 37, puis traverse l'orifice 28 en direction de-l'orifice de sortie principal 12 Il en résulte que la pression située au-dessus du diaphragme 18 est détendue et que la pression à l'admis- sion agissant sur la face inférieure du diaphragme et sur l'élément de valve 20 dans la surface située autour du siè- ge de valve 14 provoque une remontée du diaphragme et de l'élément de valve dans la position représentée sur la fi- gure 2, ce qui provoque l'ouverture de la valve principale. Bien que le fluide sous pression élevée continue à pénétrer dans la chambre 23 par l'intermédiaire du trou de purge 24, aucune pression ne S 'établit dans cette chambre étant donné que les surfaces d'écoulement en coupe trans- versale des orifices pilotes 27 et 28 et de l'orifice pi- lote 30 sont supérieures à la surface d'écoulement en cou- pe transversale du trou de purge 24 Ainsi, tant que la valve pilote reste dans son état ouvert stable (figure 2), la valve principale reste ouverte etle liquide traverse la valve à une vitesse rapide. Lorsque le volume du liquide délivré se rappro- che de la quantité désirée, l'organe de commutation 47 est déplacé automatiquement de la borne 48 à la borne 49. Il en résulte que la bobine 40 du solénoïde n'est plus excitée avec une énergie eh courant alternatif à onde pleine, mais au lieu de cela avec une énergie en courant alternatif redressée sur une simple alternance, étant don- né que la diode 50 empêche une alternance sur deux du cou- rant d'atteindre la bobine 40 L'énergie fournie sur une alternance n'est pas suffisante pour maintenir l'armature 34 dans l'état stable représenté sur la figure 2 Au lieu de cela, le courant envoyé sur une simple alternance pro- voque une oscillation de l'armature, écartant et rappro- chant cette dernière du siège de valve 31, comme repré- senté sur la figure 3 L'oscillation de l'élément de val- ve pilote 35, porté par l'induit 34, dans la région voi- sine du siège de valve 31 permet à une faible quantité de liquide de passer de la chambre 37 en direction de l'ori- fice de sortie 12 par l'intermédiaire de l'orifice 30 Ce- pendant, le débit de cet écoulement est plus faible que lorsque la valve pilote est totalement ouverte (figure 2). En fait le débit à travers l'orifice 30, lorsque l'élément de valve 35 oscille, est inférieur ou approximativement égal au débit du liquide admis à travers le trou de purge 24 dans la chambre 23 Par conséquent, il s'établit dans la chambre 23 une pression du fluide qui, en association avec la force du ressort 21, déplace l'élément de valve pour l'amener en contact avec le siège de valve 14 en fermant la valve principale, et interrompt le débit élevé traversant la valve Un écoulement de liquide continuer. s'effectuer à travers la valve, à un faible débit, depuis l'orifice d'admission principal 11 à travers le trou de purge 24, la chambre 23, l'orifice d'admission pilote 27, la chambre de valve pilote 27 et l'orifice de sortie 28 de la valve pilote jusqu'à l'orifice de sortie principal 12 Ce faible débit continue jusqu'à ce que la quantité prescrite de liquide ait été délivrée, auquel cas l'éner- gie appliquée aux bornes 45 et 46 est automatiquement dé- branchée La bobine 40 du solénoïde est alors complètement désexcitée et la valve pilote se ferme (figure 1). Un autre circuit permettant d'exciter la bobine du solénoïde est représenté sur la figure 5 Comme les bornes 45 et 46 de la figure 4,des bornes 45 ' et 46 ' peuvent être raccordées à une source d'alimentation en énergie classique à courant alternatif La borne 45 ' est branchée en série avec une diode 53, la bobine 40 et une borne 46 ' En parallèle avec la bobine 40 sont branchés dans le montage série formé d'une diode 54 et d'un commu- tateur 55 Lorsque l'énergie est appliquée aux bornes 45 ' et 46 ' et que le commutateur 55 est fermé, une puissance à simple alternance est appliquée à la bobine 40; cependant le courant traversant la bobine 40 traverse la diode 54 et la valve est totalement ouverte (figure 2) et fournit un débit élevé L'ouverture du commutateur 55 provoque l'ap- plication d'une énergie à une seule alternance à la bo- bine 40, ce qui a pour effet que l'induit 34 oscille (fi- gure 3) et qu'un faible débit traverse la valve. Bien que dans l'exemple décrit ci-dessus, la val- ve pilote de la valve pilotée ou asservie oscille de maniè- re à fournir un débit réduit La présente invention pour- rait être appliquée à une valve à un seul orifice, l'induit du solénoïde actionnant directement l'élément de valve prin- cipale de la valve Dans ce cas, lorsqu'un courant à onde pleine ou sur deux alternances est appliqué à la bobine du solénoïde, l'induit maintient la valve ouverte dans un état stable pour fournir le débit total Lorsqu'un courant à une seule alternance est appliqué à la bobine, l'induit et par conséquent l'élément de valve oscillent de manière à permettre uniquement le passage d'un débit plus réduit à travers la valve. La présente invention a été représentée et décri- te uniquement sous sa forme préférée et à titre d'exemple, et bon nombre de modifications peuvent y être apportées sans sortir pour autant du cadre de l'invention C'est pourquoi on comprendra que la présente invention n'est pas limitée à une forme ou à une réalisation spécifique. REVENDICATIONS 1 Valve, caractérisée en ce qu'elle comporte: a) un corps de valve principale 46) comportant un orifice d'admission principal ( 11), un orifice de sor- tie principal ( 12) et un orifice principal ( 13) situé entre ces orifices et entouré par un siège de valve prin- cipal ( 14), b) un élément de valve principale Q) pouvant être amené en et hors de contact avec le siège de valve principale( 14) de manière à fermer et ouvrir respective- ment la valve principale, c) un corps de valve pilote ( 15 ') comportant un orifice d'admission pilote ( 27) communiquant avec l'orifi- ce d'admission principal ( 11), un orifice de sortie pilote ( 28) communiquant avec l'orifice de sortie principal ( 12) et un orifice pilote ( 30) situé entre lesdits orifices pi- lotes et entouré par un siège de valve pilote ( 31), d) un élément de valve pilote ( 35) pouvant amené en et hors de contact avec le siège de valve pilote ( 31) de manière à fermer et ouvrir respectivement la valve pilo- te, et e) des moyens permettant de commander l'élément de valve pilote-( 35) pour: I.soitmaintenir l'élément de valve pilote ( 35) contre le siège de valve pilote ( 31) afin d'empêcher un écoulement à travers la valve pilote, en réponse à quoi l'élément de valve pilote ( 35) contacte le siège de valve pilote ( 31) de manière à empêcher l'écoulement à travers l'orifice de valve principale( 13), II soitmaintenir l'élément de valve pilote ( 35) écar- té du siège de valve pilote ( 31) de manière à permettre un écoulement maximum à travers la valve pilote, en réponse à quoi l'élément de valve principab ( 20)s'écarte de l'ori- fice de valve principale ( 13), et III soitfaire entrer en oscillations l'élément de val ve pilote ( 35) suivant une direction l'écartant et le rap- prochant du siège de valve pilote ( 31) de manière à permet- tre un écoulement partiel à travers la valve pilote, depuis l'orifice d'admission principal ( 11) en direction de l'ori- fice de sortie principal ( 12), tandis que l'élément de val- ve principale( 20) reste en contact avec le siège de valve principale( 14) afin d'empêcher l'écoulement à travers 1 ' orifice ( 13) de la valve principale. 2 Valve selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens ( 34, 40,45-55; 45 ',46 ') de commande de l'élément de valve pilote ( 35) sont excités électriquement. 3 Valve selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de commande de l'élément de valve pilote comportent deux sources d'alimentation en énergie électrique distinctes ( 45-40), dont l'une ( 45, 46,47,481 a pour effet que l'élément de valve pilote ( 31) prend une position stable, dans laquelle la valve pilote est ouver- te, et l'autre ( 45,46,47,49,50) a pour effet que l'élément de valve pilote ( 36) oscille - 4 Valve selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de commande de l'élément de valve pi- lote comprennent un solénoïde électrique ( 40), un induit ( 34) déplaçable en réponse à l'excitation et à la désexci- tation du solénoïde, et des moyens ( 45-53) permettant d'exci- ter le solénoïde de manière à provoquer l'oscillation alter- native de l'induit ( 34) ou de le maintenir dans une position stable, dans laquelle la valve pilote est ouverte. Valve selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'élément de valve pilote ( 35) est porté par l'in- duit ( 3 *). 6 Valve selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens permettant d'exciter le solénoïde ( 40) comprennent des moyens ( 47) permettant d'appliquer alternativement au solénoïde ( 40) un courant alternatif à simple alternance ou à double alternance. 7 Valve, caractérisée en ce qu'elle comporte: a) un corps de valve ( 15 ') comportant un orifi- ce d'admission ( 27), un orifice de sortie ( 28) et un ori- fice ( 30) situé entre lesdits orifices et entouré par un siège de valve ( 31) b) un élément de valve ( 35) pouvant être amené en et hors de contact avec le siège de valve ( 31) pour enlever et fermer respectivement la valve, et c) des moyens pour commander l'élément de val- ve ( 35) pour: I.soit maintenir l'élément de valve ( 35) contre le siège de valve ( 31) afin d'empêcher l'écoulement à tra- vers la valve, II.soit maintenir 1 'élément de valve ( 35) écarté du siège de valve ( 31) afin de permettre à un écoulement maxi- mum à travers la valve, et III soit faire entrer en oscillations l'élément de valve ( 35) suivant une direction le rapprochant et l'écar- tant du siège de valve ( 31) de manière à permettre un écou- lement à débit réduit à travers la valve. 8 Valve selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens ( 34, 40,45-55; 45 ',46 ') de commande de l'élément de valve ( 35) sont excités électriquement. 9 Valve selon la revendication 8, caractérisée en ce que les moyens de commande de l'élément de valve in- cluent deux sources d'alimentation en énergie électrique distinctes ( 4550), dont l'une ( 45,46,47,48) a pour effet que l'élément de valve ( 31) prend une position sta- ble, dans laquelle la valve est ouverte, et l'au- tre ( 45,45,47,49,50) a pour effet que l'élément de valve ( 36) oscille. 1 O.Valve selon la revendication 8, caractérisée en ce que les moyens de commande de l'élément de valve comprennent un solénoïde électrique ( 40), un induit ( 34) déplaçable en réponse à l'excitation et à la désexcitation du solénoïde, et des moyens ( 45-53) permettant d'exciter le solénoïde de manière à provoquer l'oscillation alter- native de l'induit ( 34) ou de la maintenir dans une posi- tion stable, dans laquelle la valve est ouverte 11 Valve selon la revendication 10, caractéri- sé en ce que l'élément de valve ( 35) est porté par l'in- duit ( 34). 12 Valve selon la revendication 10, caractérisé- en ce que les moyens servant à exciter le solénoïde ( 40) incluent des moyens ( 47) permettant d'appliquer alternati- vement au solénoïde ( 40) un courant alternatif à simple alternance ou à double alternance.