Brevet FR2536820A1 — publié le 19840601

L'invention concerne les électrovalves propor- tionnelles, et plus particulièrement une électrovalve normalement fermée, du type à tiroir, qui, lorsqu'elle commence à s'ouvrir, modifie la dimension de son ouver- ture ou de son orifice proportionnellement à l'amplitude du courant fourni à la bobine. Des électrovalves normalement fermées, telles que celles décrites dans le brevet des Etats-Unis d'Amé- rique N O 3 737 141, sont du type qui, à l'ouverture, tirent un obturateur rappelé par ressort afin de l'éloi- gner d'un siège Avant l'ouverture de l'obturateur, la force de la bobine doit vaincre une force, engendrée par la pression, qui maintient l'obturateur en position de fermeture L'amplitude, de cette force dépend de la pres- sion différentielle appliquée à l'obturateur et de l'aire du siège de ce dernier Cette force engendrée par pres- sion diminue lorsque l'obturateur s'ouvre, tandis que la force exercée par la bobine augmente dans le même temps. Lorsque l'entrefer entre la pièce polaire et l'armature atteint sa valeur la plus grande, la force produite par la bobine est la plus faible, ce qui est contraire aux critères demandés pour une valve ou soupape classique. Au lieu d'utiliser un obturateur classique à extrémité conique pour fermer un orifice, la présente invention utilise un tiroir logé dans un alésage et obturant par recouvrement des canaux latéraux, évitant ainsi les forces engendrées par la pression sur un obtu- rateur classique et devant être vaincues Le tiroir et l'armature de la bobine sont maintenus en position de fermeture par un dispositif à ressorts doubles-de raideurs différentes Le premier ressort, d'une très faible raideur, maintient le tiroir dans une position avancée de recouvre- ment lorsque la bobine est totalement désexcitée, afin de réduire les fuites par le tiroir Au début de l'excita- tion de la bobine, par exemple, sous des amplitudes de courant de 0,1 ampère, la force de la bobine déplace le tiroir vers sa position d'ouverture initiale, provoquant une compression complète du premier ressort jusqu'à sa butée, sans aucune déformation du second ressort beaucoup plus raide Lorsque l'amplitude du courant fourni à la bobine augmente, le tiroir s'ouvre davantage et le second ressort se comprime de manière que l'ouverture de la valve soit proportionnelle au courant appliqué La bobine peut être réglée extérieurement par déplacement de la butée du premier ressort afin que l'amplitude de courant demandé pour déclencher l'écoulement initial puisse être réglée entre 0,1 et 0,4 ampère, par exemple Ce dispositif à ressorts doubles permet d'obtenir de faibles fuites par le tiroir, en plus du recouvrement provoqué par le premier ressort lorsque la bobine est totalement désexcitée. L'invention a donc pour objet principal une électrovalve proportionnelle du type à tiroir, normale- ment fermée, présentant des caractéristiques de fuite améliorées L'invention a également pour objet une électro- valve proportionnelle dans laquelle aucune force due à une pression différentielle n'est à vaincre pour déclen- cher l'ouverture L'invention a pour autre objet une électrovalve normalement fermée, comportant deux ressorts disposés en série et ayant des raideurs différentes afin d'assurer un recouvrement supplémentaire. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limi- tatif et sur lequel: la figure 1 est une coupe longitudinale de l'électrovalve selon l'invention dans sa position de fer- meture, totalement désexcitée; et la figure 2 est un graphique illustrant l'écou- lement en fonction du courant de la valve selon l'inven- tion pour divers réglages de la butée réglable. La figure 1 représente une électrovalve propor- tionnelle normalement fermée, désignée globalement par la référence numérique 10 La valve 10 comprend une bobine 12 qui entoure un noyau fixe 14 maintenu en position par un écrou 15 Une armature 16, espacée concentriquement à l'intérieur de l'extrémité du noyau 14, définit un entre- fer 20 entre sa surface conique 18 et la face polaire 22 du noyau Un ensemble 24 à manchon, fixé au noyau 14, est soudé à un manchon faiblement magnétique 26 en acier inoxy- dable qui est lui-même soudé au noyau 14 L'ensemble 24 à manchon présente une extrémité gauche filetée 25 par laquelle est montée l'électrovalve 10, quelle que soit l'application dans laquelle elle est utilisée L'enroule- ment 12 de la bobine est entouré d'une enveloppe non conductrice 28 qui protège et assure l'étanchéité des composants électriques de la bobine Un alésage 30, ménagé dans l'extrémité de gauche de l'ensemble 24 à manchon, reçoit un corps 32 de valve maintenu en place par un an- neau élastique 35 Un alésage longitudinal 33, qui traverse le corps 32 de la valve, est coupé par deux canaux laté- raux 34 Un tiroir O 36 de valve, pouvant coulisser dans l'alésage 30, est relié à l'armature 16 de la bobine, Le tiroir 36 présente une lumière longitudinale 38 qui équi- libre les pressions exercées sur les deux extrémités de ce tiroir 36, y compris dans la cavité 40 de l'armature, afin que le tiroir 36 ne soit soumis à aucune force due à une pression Le bord gauche 39 du tiroir 36 recouvre les canaux latéraux 34 lorsque la valve est en position de fermeture complète ainsi qu'en position d'ouverture partielle dans laquelle le bord gauche du tiroir 36 se déplace sur les canaux latéraux 34 L'armature 16 est maintenue en alignement axial dans la valve par coulisse- ment du tiroir 36 dans le corps 32 de valve Parce qu'elle n'est pas excitée, l'armature 16 est rappelée vers la gauche par deux ressorts 44 et 46 de compression montés en série, l'un derrière l'autre Le ressort 44, de rai- deur relativement élevée, porte contre l'armature 16 par l'intermédiaire d'un plongeur 42, tandis que l'extrémité de gauche de ce ressort 44 porte contre le ressort 46 par l'intermédiaire d'un second plongeur 48 Le ressort 46 est très faible, sa raideur étant très inférieure à celle du ressort 44 Une saillie 50, dépassant du plongeur 48, est logée dans le centre du ressort 46 qui porte contre une butée réglable 52 Une vis 54, disposée sur l'extrémité de droite de la butée 52, peut être tournée au moyen d'une clé Allen afin de déplacer longitudinalement la butée 52 vers l'avant ou vers l'arrière suivant l'amplitude de courant souhaitée dans la position d'ouverture initiale de la valve Une distance X est établie de façon réglable entre la saillie 50 et la butée 52, correspondant au point de plateau auquel le ressort fort 44 commence à résister et le ressort faible 46 est éliminé. L'électrovalve 10 est conçue pour travailler avec une pression différentielle d'environ 350 k Pa aux canaux latéraux 34 pour un écoulement de vidange par l'extrémité de gauche de l'alésage 33 du tiroir Le cou- rant mis en circulation dans l'enroulement de la bobine peut être un courant continu ou un courant alternatif de maintien L'électrovalve 10 est utilisée dans des circuits demandant un faible volume, de l'ordre de 3,75 à 7,5 1/min, dans des applications telles que des dispositifs de réglage de vitesse ou une valve pilote commandant un distributeur de plus grande dimension La valve 10 peut également être transformée en une électrovalve proportionnelle normale- ment ouverte, présentant des canaux latéraux traversant le tiroir 36, ainsi qu'en une électrovalve proportionnelle classique du type à traction. Les électrovalves proportionnelles, contraire- ment aux électrovalves fonctionnant par tout ou rien, permettent de modifier la dimension de l'orifice ou l'ou- verture de la valve par variation du courant fourni à la bobine Lorsque le courant augmente, la dimension de l'ori- fice s'accroit de façon proportionnelle, de sorte que l'on obtient une courbé de débit en fonction du courant de type linéaire. L'électrovalve 10 étant dans son état totalement désexcité tel que représenté sur le dessin, le tiroir 36 recouvre totalement les canaux 34,de sorte qu'aucun écou- lement ne se produit à travers la valve L'amplitude du recouvrement du tiroir, qui est la distance comprise entre le bord gauche 39 du tiroir et les canaux latéraux 34, est conçue pour réduire l'importance des fuites entre l'alésage 33 et le tiroir 36, dans un ajustement à tolérances normales. on Ce recouvrement est à peu près égal à la distance X apparais- sant à l'extrémité de droite de la valve entre la saillie et la butée réglable 52 En raison du recouvrement impor- tant, les canaux 34 ne commencent à s'ouvrir qu'après que la saillie 50 est entraînée en contact avec la butée 52. Avant, la seule force de ressort exercée sur l'armature 16 est celle du ressort faible 46, car le ressort 44 n'est pas comprimé Après que la saillie 50 est entraînée en contact avec la butée 52, le ressort 44 commence à se com- primer et la résistance opposée par l'ensemble à ressorts augmente brusquement Etant donné que le courant fourni initialement à l'enroulement 12 de la bobine est de l'ordre de 0,1 à 0,2 ampère, la force exercée par la bobine sous l'effet de ce courant passant dans l'entrefer 20 est appli- quée aux ressorts 44 et 46 Etant donné que le ressort 46 est très faible, il se comprime sous cette force initiale légère de la bobine, tandis que le ressort 44, qui demande une force beaucoup plus grande, ne se comprime pas Sous l'effet de la force initiale de la bobine, le tiroir 36 se déplace vers la droite, comprimant le ressort 46 jus- qu'à ce que la saillie 50 entre en contact avec la butée réglable 52 Le bord gauche 39 du tiroir 36 commence alors à découvrir les canaux latéraux 34 et toute poursuite du mouvement d'ouverture exige de fournir à la bobine 12 une intensité plus grande pour comprimer le ressort 44 qui est plus raide. Lorsque l'on considère le graphique donnant, en ordonnées, l'écoulement en fonction du courant, indiqué en abscisses, on peut voir que, lorsque l'intensité est augmentée, le débit d'écoulement s'accroit au même rythme. Pour régler l'électrovalve 10 à son point de commencement d'ouverture, on peut serrer ou desserrer la vis 54 afin de faire varier la charge appliquée au ressort 46 et la posi- tion de la butée 52 La figure 2 montre trois courbes différentes correspondant à des variations de l'amplitude du courant à laquelle la valve commence à s'ouvrir afin de satisfaire les exigences particulières de chaque appli- cation Non seulement, le déplacement de la butée 52 permet de régler la force exercée par les ressorts sur l'armature 16, mais il permet également de régler le point de plateau auquel la compression des ressorts passe du ressort 46 au ressort 44 A l'aide d'une bobine réglable de ce type, la valve 10 peut être réglée afin que l'ouverture initiale puisse être obtenue à des valeurs de courant variables. Ainsi, sous une pression différentielle constante appliquée à l'orifice, on peut translater la courbe de débit d'écou- lement, telle que montrée sur la figure 2, le long de l'échelle des courants sans que la pente de-la courbe change S'il faut modifier la pente de la courbe, on peut modifier, de construction, la raideur des ressorts afin de l'adapter à une application particulière. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'électrovalve décrite et repré- sentée sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Electrovalve proportionnelle normalement fermée, caractérisée en ce qu'elle comporte un corps ( 32) présentant un alésage ( 33), un canal latéral ( 34) débou- chant dans cet alésage, un tiroir ( 36) pouvant coulisser dans l'alésage de façon à recouvrir le canal latéral en -position de fermeture et à former une ouverture variable avec le canal latéral dans diverses positions d'ouverture, une armature ( 16) reliée au tiroir pour en commander la position-et régler l'ouverture de la valve, une pièce polaire ( 22) située dans le corps et placée à proximité immédiate de l'armature afin de former un entrefer ( 20) avec elle, un premier ressort ( 44) ayant une raideur pré- déterminée et rappelant l'armature et le tiroir vers la position fermée de recouvrement, un second ressort ( 46) de plus faible raideur que le premier ressort, monté en série avec ce premier ressort et rappelant l'armature et le tiroir vers la position fermée de recouvrement, et une bobine ( 12) pouvant agir de façon à former un circuit de flux électromagnétique et à exercer une force d'attraction variable entre l'armature et la pièce polaire afin de vaincre la résistance du second ressort, puis du premier ressort, l'armature et le tiroir pouvant prendre des posi- tions intermédiaires entre ces deux phases. 2 Electrovalve selon la revendication 1, carac- térisée en ce qu'elle comporte une butée réglable ( 52) alî- gnée sur le second ressort et qui est disposée de façon à empêcher la poursuite de la compression du second ressort lorsque le tiroir commence à ouvrir le canal latéral. 3 Electrovalve selon la revendication 1, carac- tériséeen ce que les premier et second ressorts sont alignés concentriquement en série. 4 Electrovalve selon la revendication 1, carac- térisée en ce que les premier et second ressorts sont des ressorts de compression alignés concentriquement en série et dont les raideurs relatives sont telles que le second ressort est totalement comprimé avant que le-premier res- sort commence à être comprimé. Electrovalve selon la revendication 1, carac- térisée en ce qu'elle comporte une butée réglable ( 52) alignée sur le second ressort et disposée pour empêcher la poursuite de la compression du second ressort lorsque le tiroir commence à ouvrir le canal latéral, les premier et second ressorts étant des ressorts de compression alignés concentriquement en série et séparés par un plongeur ( 48) dont une saillie ( 50) porte contre la butée lorsque le tiroir commence à ouvrir le canal latéral, de manière à arrêter la compression du second ressort. 6 Electrovalve selon la revendication 1, carac- térisée en ce qu'elle comporte une butée réglable ( 52) disposée à l'intérieur du second ressort afin d'empêcher la poursuite de la compression de celui-ci lorsque le tiroir commence à ouvrir le canal latéral. 7 Electrovalve selon la revendication 1, carac- térisée en ce que les premier et second ressorts sont des ressorts de compression alignés concentriquement en série à l'intérieur de la pièce polaire, les raideurs relatives étant telles que le second ressort est totalement comprimé avant que le premier ressort commence à être comprimé.