Brevet FR2562200A1 — publié le 19851004

La présente invention concerne une nouvelle micro-électrovalve permettant de contrôler et de moduler le débit de gaz du circuit de pilotage d'une valve gaz du type à membrane pneumatique à l'aide de signaux électriques de très faible niveau, soit suivant un mode analogique par courant proportionnel, soit suivant un mode digital par modulation de largeur de créneaux de courant. On sait qu'avec le développement rapide de l'utilisation de l'électronique et, en particulier, de l'utilisation des microprocesseurs pour le contrôle et la modulation du débit gaz des brailleurs des appareils d'utilisation domestique du gaz tels que les chauffe-bains ou chaudières murales à gaz, il devient, de plus en plus, nécessaire de mettre au point des organes terminaux capables de commander et de contrôler des débits de gaz relativement importants à partir de signaux de sortie digitaux de faible niveau afin de permettre de supprimer les dispositifs interface de puissance. Cette recherche d'organes terminaux, c' est-à-dire d'électrovalves dans le cas des appareils à gaz, pouvant être commandés et modulés à partir de signaux électriques de très faible niveau, est également nécessaire dans tous les cas où la source électrique disponible ne permet de disposer que d'une faible énergie électrique pour alimenter l'ensemble des circuits électriques ou électroniques assurant les fonctions d'allumage, de sécurité et de commande du gaz. I1 est également intéressant de pouvoir disposer d'organes terminaux à très faible temps de réponse de manière à pouvoir suivre fidèlement une modulation de largeur de créneaux de courant et choisir une récurrence relativement élevée, ce qui facilite l'intégration de ces signaux dans l'électrovalve pneumatique en vue de la délivrance d'un débit de gaz proportionnel à la largeur des créneaux et sans trace de fluctuations. On connatt déjà des mini-électrovalves qui permettent de commander et de contrôler le circuit pilote d'une électrovalve pneumatique à membrane qui contrôle elle-mse l'arrivée du gaz au brûleur. Nais toutes ces mini-électrovalves sont1 co-ie à l'habitude, du type électromagnetique à réluctance variable, ce qui veut dire que l'organe mobile, qui, dans ces mini-électrovalves, entrain le changement de position "ouvert/fermé" de l'organe obturateur, comporte essentiellement une pièce en matériau magnétique ayant la forme, soit d'un noyau mobile, soit d'une palette oscillante comme celle d'un relais classique. Cet organe mobile, en matériau magnétique, est relativement lourd et conduit à des inconvénients évidents qui sont : un temps de réponse mécanique qui ne peut jamais entre très court à moins d'accepter une puissance électrique de cossande excessive ; un temps de réponse électrique également long et qui est, en outre, inversement proportionnel à la puissance électrique nécessaire du fait que l'abaissement de la puissance électrique nécessaire à la commande ne peut etre obtenue que par une augmentation des anpèretours de la bobine, donc de sa self in duction ; une réponse entachée de non linéarité dans le cas d'une nodulation par signal analogique du fait du pheno ène d'hystérésis propre à tout matériau magnétique et du fait des frottements mécaniques possibles dus aux pièces en mouvement. La micro-électrovalve modulable faisant l'objet de la présente invention ne présente aucun des inconvénients énoncés ci-avant ; son temps de réponse est extrêmement faible, elle ne présente aucun phénomène d'hystérésis magnétique ou mécanique, sa réponse à un signal modulé est parfaitement linéaire et sa sensibilité peut etre facilement très grande. La nouvelle micro-électrovalve, selon la présente invention, qui constitue une application nouvelle du principe de base connu en soi des moteurs ou actionneurs électrodynamiques dans lesquels le travail mécanique fourni est du à l'action d'un courant circulant dans une bobine mobile dont le centrage et la position de repos sont obtenus au moyen d'une pièce plane élastique appelée parfois "spider" et qui est capable de se déplacer suivant une translation axiale en coupant les lignes de force d'un champ radial fixe et uniforme créé à l'aide d'un aimant permanent, est caracté risée en ce que - On dispose à l'intérieur de la pièce cylindrique très mince qui sert de support à la bobine mobile, une pièce très légère en forme de disque ou d'opercule dont la partie centrale située autour de l'axe de révolution de la bobine est agencée de telle sorte qu'elle puisse recevoir et sup porter, soit sur sa face opposée à la bobine, soit sur sa face qui regarde la bobine, soit sur chacune de ses deux faces, une garniture en matériau souple ou élastique présentant elle-mEme une face de forme appropriée pour rendre possible sa fixation sur l'une ou l'autre des faces de l'oper cule solidaire du support de la bobine mobile et une face parfaitement plane perpendiculaire à l'axe de révolution et de translation de la bobine mobile, et on perce, dans le noyau central magnétique autour duquel se translate la bobine mobile, un canal d'arrivée de gaz dans lequel on dispose, à l'extrémité qui débouche à l'intérieur du support de la bobine mobile, une très petite buse cylindrique dont la lèvre cir culaire de son orifice de sortie jouera le rtle-de siège d'étanchéité en coopération avec la face plane correspondante de la garniture souple portée par l'opercule solidaire de la bobine mobile. - On fait en sorte que la position de cette petite buse sur l'axe de perçage du canal d'arrivée de gaz soit réglable par vissage ou dévissage de telle sorte que sa lèvre d'étanchéité puisse autre disposée à quel ques dixièmes de millimètres de distance de la face plane de la garniture élastique portée par l'opercule solidaire du support de la bobine mobile, côté bobine si l'on veut réaliser une micro-électrovalve ouverte au repos, ou appuyant contre cette même face plane en la soulevant de quelques dixièmes de millimètres contre l'effort de rappel exercé par la pièce plane élastique assurant le guidage et le positionnement libre de la bobine mobile si l'on veut réaliser une micro-électrovalve fermée au repos. - On prévoit également, suivant l'invention, de disposer, sur le mème axe que celui de cette première petite buse, mais syBetriquement par rapport à un plan perpendiculaire à cet axe et sensiblement voisin du plan de symétrie de l'opercule porté par le support de la bobine mobile, une deuxième petite buse réglable vissée à travers le fond d'un bottier qui constituera une enceinte à l'intérieur-de. laquelle sera entièrement situé le moteur ou l'ac tionneur électrodynamique de la micro-électrovalve de manière à réaliser ainsi une micro-électrovalve inverseuse qui permettra duaiguiller le gaz entrant à l'intérieur du bottier vers l'une ou lgautre des petites buses de sortie. Bien entendu, on pourra, sans sortir du cadre de la présente invention , utiliser tout autre moyen de positionnement des petites buses que par vissage ; on pourra également remplacer l'ensemble constitué par l'opercule solidaire de la bobine mobile supportant la ou les deux garnitures souples ou élastiques par une seule pièce moulée en matériau souple ou élastique fixée sur la bobine mobile at présentant une ou deux surfaces planes opposées perpendiculaires à l'axe de translation de ladite bobine. La description qui va suivre permettra de bien faire comprendre les caractéristiques et les avantages de la présente invention dans une forme de réalisation prise à titre non limitatif. La fig. I est une vue en coupe de la nouvelle micro-électrovalve par un plan passant par l'axe de révolution de la bobine mobile. Sur cette figure, le moteur ou l'actionneur électrodynamique est cons titubé de façon connue par un aimant annulaire (12) permettant de créer un champ magnétique constant radial dans l'entrefer circulaire compris entre le noyau magnétique cylindrique (11) et la piece polaire annulaire (10) : la bobine mobile )de forme cylindrique,qui peut se déplacer dans l'entrefer ainsi créé suivant un mouvement de translation parallèle à son axe de révolution, est guidée dans ce mouvement par une pièce élastique (2) qui, dans l'exemple choisi, est constituée par une membrane souple ondulée mais qui sera, dé préférence, réalisée sous la forme d'une feuille métallique mince découpée de manière appropriée pour assurer à la fois un centrage correct de la bobine mobile, une liberté de translation et un rappel élastique de celle-ci sur une position de repos déterminée à l'avance. Sur cette figure, les deux garnitures souples ou élastiques (7) et (8) dont les faces planes, lors des déplacements de la bobine mobile (1), viennent, alternativement, s'appliquer de façon étanche sur les lèvres d'étanchéité des petites buses.d'amenée de gaz (3) et (4), sont fixées par collage sur les faces opposées de l'opercule (9) qui est lui-même rendu solidaire de la bobine mobile par collage. L'ensemble ainsi constitué est fixé à l'intérieur d'un petit boitier étanche (14) au moyen des vis (16), l'étanchéité pour l'arrivée du gaz (5) à la petite buse 3 vissée dans le noyau magnétique (11) étant assuré par un joint élastique (15). La deuxième petite buse (4) est directement vissée à travers la paroi supérieure du bottier (14), le passage du gaz à travers la petite buse (4) étant assuré à travers le mamelon fileté (6). Un troisième mamelon (13) assure l'entrée du gaz dans le bottier (14) de la micro-électrovalve lequel gaz pourra, comme on le voit aisément, être aiguillé vers les sorties (5) ou (6) selon que le déplacement de la bobine mobile assurera un contact étanche de l'une ou l'autre des garnitures souples (7) et (8) sur les lèvres des petites buses (3) et (4). Bien entendu, l'étanchéité dans le filetage des petites buses (3) et (4) sera, dans cet exemple, réalisé par un produit souple d'étanchéité connu en soi. REVENDICATIONS 10) Micro-électrovalve constituant une application nouvelle du principe de base des moteurs ou actionneurs électrodynamiques dans lesquels le travail mécanique fourni est dû à l'action d'un courant circulant dans une bobine mobile dont le centrage et la position de repos sont obtenus au moyen d'une pièce plane élastique appelée parfois "spider" et qui est capable de se déplacer suivant une translation axiale en coupant les lignes de force d'un champ radial fixe et uniforme créé à l'aide d'un aimant permanent caractérisée en ce qu'on dispose à l'intérieur de la pièce cylindrique très mince qui sert de support à la bobine mo bile, une pièce très légère en forme de disque ou d'opercule dont la partie centrale située autour de l'axe de révolution de la bobine est agencée de telle sorte qu'elle puisse recevoir et supporter, soit sur sa face opposée à la bobine soit sur sa face qui regarde la bobine, soit sur chacune de ses deux faces, une garniture en matériau souple ou élastique présentant elle-meme une face de forme appropriée pour rendre possible sa fixation sur l'une ou l'autre des faces de l'opercule soli daire du support de la bobine mobile et une face parfaitement plane perpendiculaire à l'axe de révolution et de translation de la bobine mobile, et on perce, dans le noyau central magnétique autour duquel se translate la bobine mobile, un canal d'arrivée de gaz dans lequel on dispose, à l'exttémité qui débouche à l'intérieur du support de la bobine mobile, une très petite buse cylindrique dont la lèvre circu laire de son orifice de sortie jouera le r81e de siège d'étanchéité en coopération avec la face plane correspondante de la garniture souple portée par l'opercule solidaire de la bobine mobile. 2") Micro-électrovalve selon la revendication nO 1 caractérisée en ce que la position de cette petite buse sur l'axe de perçage. du canal d'arrivée de gaz est rendue réglable par vissage ou dévissage de telle sorte que sa lèvre d'étanchéité puisse être disposée à quelques dixièmes de milli mètres de distance de la face plane de la garniture élastique portée par l'opercule solidaire du support de la bobine mobile, coté bobine si l'on veut réaliser une micro-électrovalve ouverte au repos, ou appuyant contre cette meme face plane en la soulevant de quelques dixièmes de millimètres contre l'effort de rappel exercé par la pièce plane élastique assurant le guidage et le positionnement libre de la bobine mobile si l'on veut réa liser une micro-électrovalve fermée au repos. 30) Micro-électrovalve selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce qu'on dispose sur le mème axe que celui de cette première petite buse, mais symétriquement par rapport à un plan perpendiculaire à cet axe et sensiblement voisin du plan de symétrie de l'opercule porté par le support de la bobine mobile, une deuxième petite buse réglable vissée à travers le fond d'un bottier qui constituera une enceinte à I'inté- rieur de laquelle sera entièrement situé le moteur ou l'actionneur électrodynamique de la micro-électrovalve de manière à réaliser ainsi une micro-electrovalve inverseuse qui permettra d'aiguiller le gaz entrant à l'intérieur du bottier vers l'une ou l'autre des petites buses de sortie.