Brevet FR2584470A1 — publié le 19870109

Soupape limitatrice de pression. L'invention concerne une soupape limitatrice de pression pour étançons hydrauliques de tailles, comprenant un piston de soupape a gradins et des alésages radiaux de décharge, ce piston étant soumis à l'action d'un ressort de soupape disposé dans une douille formant logement et sa tige de piston étant entourée par un joint torique appliqué sur elle de façon étanche. Pour les équipements hydrauliques de tailles et surtout les unités de soutènement hydrauliques souterraines, on utilise en tant que soupapes limitatrices de pression des cartouches à soupape constituées sous forme de cartouches dites à joint torique de piston (DE-A- 13 03 157, DE-A- 28 03 283, DE- A-29 14 981). Ces soupapes se sont révélées valables dans la pratique, même si elles ne sont pas totalement exemptes d'inconvénients. Selon les recommandations concernant les exploitations de charbonnages, une exigence concernant les soupapes limitatrices de pression de ce type indique entre autres que la pression du fluide hydraulique ne doit pas dépasser de plus de 20% la pression de réglage de la soupape pendant sa décharge et de ce fait pendant l'augmentation du débit de l'écoulement, ou bien il est indiqué de façon générale que l'augmentation de la pression d'ouverture doit être aussi faible que possible. Une autre exigence imposée à ces soupapes limitatrices de pression est que la pression de fermeture doit être proche de la pression d'ouverture. Ces deux exigences sont dans une certaine mesure en opposition l'une par rapport à l'autre, qui provient du type de construction de ces soupapes. Fondamentalement, on peut affirmer que le comportement de réponse d'une soupape limitatrice de pression est déterminé de façon prépondérante par la caractéristique du ressort de fermeture. Ceci signifie qu'un ressort de fermeture dur détermine une courte course du piston de la soupape et de ce fait une courte durée de fermeture lorsque la pression de fermeture est élevée. D'autre part, un ressort de fermeture dur n'admet qu'une légère augmentation du débit dans le cas d'une augmentation brusque de la pression, ce qui fait que l'on constate une augmentation indésirable de la pression dans le système. Par contre, un ressort de fermeture mou assure une course plus longue du piston de soupape et de ce fait une augmentation relativement sans problèmes du débit, ce qui fait que la montée de la pression dans le système est relativement faible. Mais l'inconvénient de ces soupapes est leur faible force de fermeture. Quand on utilise des ressorts de fermeture mous, on court également le danger qu'ils soient écrasés, ce qui endomage les ressorts de soupape. Un autre inconvénient de ces soupapes limitatrices de pression consiste dans le fait que dans le cas d'une pression élevée et d'une vitesse importante, le fluide de pression qui sort par les alésages de décharge radiaux ou par l'interstice annulaire est projeté par le dessous contre le disque à ressort et provoque ainsi finalement une destruction prématurée de ces soupapes. L'invention a pour but de proposer une soupape litatrice de pression du type mentionné dans le préambule dans laquelle d'une part la pression de fermeture de la soupape est proche de la pression d'ouverture, et d'autre part qui permet de largement éviter une augmentation inadmissible de la pression dans le système, ce qui augmente de façon générale la durée de vie de ces soupapes limitatrices de pression. Selon l'invention, ce but est atteint du fait que le ressort de soupape agit sur un piston à ressort qui est guidé par son disque dans la douille formant logement, et le disque du piston comprend sur son c8té inférieur des surfaces directrices concaves. Grâce à cette forme donnée à la soupape limitatrice de pression, l'utilisation d'un ressort de soupape relativement dur devient possible sans les inconvénients que présentent de tels ressorts de fermeture durs. Si la pression de réglage de la soupape limitatrice de pression qui est déterminée par le ressort de soupape ou par la longueur de vissage de la douille formant logement est dépassée, le piston de soupape glisse vers le haut dans l'alésage de guidage de la douille de guidage du piston. Les alésages radiaux de décharge du piston de soupape dépassent alors, comme connu, un joint torique disposé dans la douille de guidage du piston, ce qui fait que le fluide de pression parvient dans une chambre de décharge disposée au-dessous du piston à ressort ou du disque du piston. La chambre de décharge est reliée par des alésages d'échappement à l'atmosphère ou à la conduite de retour. On choisit les dimensions des alésages de décharge radiaux du piston de soupape et des alésages d'échappement dans la douille formant logement de manière qu'une pression hydraulique déterminée de par exemple 10 à bars se forme dans la chambre de décharge. Cette pression hydraulique agit par le dessous contre le disque du piston à ressort et détermine une composante de force additionnelle dirigée à l'encontre du ressort de soupape. On évite une montée exagérée de la pression dans la chambre de décharge par une rainure longitudinale constituée dans la paroi de la douille formant logement du fait que la chambre de décharge est reliée par cette rainure longitudinale à d'autres alésages d'échappement au-dessus des alésages d'échappement déjà mentionnés. Le piston de soupape comprend à son extrémité qui est face au piston à ressort un prolongement de forme annulaire au moyen duquel il glisse dans un alésage à gradins de l'organe de raccordement de la soupape limitatrice de pression. Entre ce prolongement de forme annulaire du piston de soupape et le côté inférieur de la douille de guidage du piston se trouve constituée une enceinte annulaire remplie de fluide de pression. Lorsque la soupape limitatrice de pression est soumise à l'action du fluide, c'est-à-dire lorsque le piston de soupape rentre, le fluide de pression est refoulé de cette enceinte annulaire et détermine un certain amortissement du mouvement de rentrée, ou bien évite un flottement du piston de soupape. Il est connu que ce flottement du piston de soupape provoque une destruction prématurée de la soupape. La durée de vie de la soupape limitatrice de pression selon l'invention est en outre grandement augmentée par la constitution spéciale du côté inférieur du disque du piston. Le fluide de pression qui sort à haute pression de l'interstice annulaire est détourné par des surfaces déflectrices concaves prévues sur le c6té inférieur du disque du piston à ressort et s'échappe de façon déterminée par des alésages de décharge sans provoquer de phénomènes d'érosion ou analogues du disque à ressort. D'autres détails de l'invention peuvent être déduits d'un mode de réalisation expliqué dans ce qui suit et représenté sur le dessin annexé dans lequel: la figure 1 est une vue en coupe de la soupape limitatrice de pression selon l'invention. La soupape limitatrice de pression 1 qui est représentée comprend un logement constitué à la manière d'une cartouche à soupape, avec une douille cylindrique formant logement 2. La douille formant logement 2 est vissée par un filetage interne 5 sur un filetage externe 4 d'un organe de raccordement 3. Cet organe de raccordement 3 est, comme connu, raccordé par l'intermédiaire d'un dispositif de liaison à enfichage à un système hydraulique tel qu'un étançon d'appui, et est retenu par l'intermédiaire d'une pince d'accouplement (non représentée) qui se dispose dans la gorge annulaire 8. L'étanchéité de cette liaison à enfichage est obtenue au moyen d'un joint torique 9. L'organe de raccordement 3 comprend un alésage à gradins 6 dans lequel est introduite la douille de guidage 10 du piston. La liaison entre la douille de guidage 10 du piston et l'alésage à gradins 6 est réalisée par l'intermédiaire de filetages en correspondance 7 ou 11. La douille de guidage 10 du piston est en outre rendue étanche par un joint torique 12 vis-à-vis de l'organe de raccordement 3. Dans la douille de guidage 10 du piston est prévu un alésage de guidage 13 comportant une gorge annulaire destinée à la réception d'un joint torique 14. Dans l'alésage de guidage 13 glisse un piston de soupape 15 qui, comme connu, comprend un alésage axial 16 constitué sous forme d'un alésage borgne, et duquel part un ensemble d'alésages radiaux de décharge 18. Le piston de soupape 15 est monté de façon étanche dans l'alésage de guidage 13 de la douille de guidage 10 du piston et comprend à son extrémité une bride de forme annulaire 17 qui glisse de son cSté dans l'alésage à gradins 6. Dans la douille formant logement 2 est disposé un ressort de soupape 22 qui agit sur un piston à ressort 19. Le piston à ressort 19 comprend à sa partie inférieure un disque de piston 20 qui glisse avec un léger jeu contre la paroi intérieure de la douille formant logement 584470 2. Sur le c8té inférieur du disque 20 du piston est prévu un bossage central 29 qui s'applique contre la tête 28 du piston de soupape 15. La surface d'enveloppe du bossage 29 ou le côté inférieur du disque 20 du piston forme une surface déflectrice concave 21. La douille formant logement 2 comprend à proximité de son filetage interne 5 deux rangées d'alésages d'échappement 25 ou 27. La largeur interne des alésages d'échappement 25 est déterminée par rapport aux alésages radiaux de décharge 18 du piston de soupape 15. De préférence, on prévoit pour la soupape limitatrice de pression selon l'exemple présent deux alésage d'échappement 25 disposés diamétralement. L'un des ces alésages d'échappement 25 comprend en outre une courte rainure longitudinale 26 sur la paroi interne de la douille formant logement 2. La rainure longitudinale 26 relie la chambre de décharge 24 aux alésages d'échappement 27 qui sont disposés à une certaine distance au-dessus des alésages d'échappement 25 sus-mentionnés. En fonctionnement, le fluide de pression parvient dans l'alésage à gradins 6 et tend à refouler le piston de soupape 15 à l'encontre de la force du ressort de soupape 22 en direction du haut. On peut modifier la pression de réglage en enfonçant ou en dégageant la douille formant logement 2, c'est-à-dire en vissant ou en dévissant plus fortement le ressort de soupape 22. Si une pression de réglage déterminée du ressort de soupape 22 est dépassée, le piston de soupape 15 coulisse alors vers le haut. Le fluide de pression qui se trouve au-dessus de la bride 17 dans l'enceinte annulaire 23 est refoulé et il amortit le mouvement d'entrée du piston de soupape 15. Dès que les alésages radiaux de décharge 18 ont dépassé le joint torique 14, le fluide de pression passe par l'interstice annulaire, vient contre les surfaces déflectrices concaves 21 du disque 20 du piston et forme dans la chambre de décharge 24 une pression hydraulique définie. Cette pression hydraulique agit par dessous contre le disque 20 du piston à ressort 19 et de ce fait contre le ressort de soupape 22. Cette composante de force additionnelle détermine une réponse molle de la soupape et évite une montée de la pression dans le système. La soupape limitatrice de pression selon l'invention présente de ce fait non seulement un comportement favorable à la pression, c'est-à-dire une ligne s44t-o caractéristique 4p/Q qui est plate, mais également une pression de fermeture qui est proche de la pression de réglage. REVENDICATIONS 1. Soupape limitatrice de pression pour étançons hydrauliques de tailles, comprenant un piston de soupape à gradins et des alésages radiaux de décharge, ce piston étant soumis à l'action d'un ressort de soupape disposé dans une douille formant logement et sa tige de piston étant entourée par un joint torique appliqué sur elle de façon étanche, caractérisée en ce que le ressort de soupape agit sur un piston à ressort (19) qui est guidé par son disque (20) dans la douille formant logement (2), et le disque (20) du piston comprend sur son côté inférieur des surfaces directrices concaves (21). 2. Soupape limitatrice de pression pour étançons hydrauliques de tailles selon la revendication 1, caractérisée en ce que des alésages d'échappement (25, 26) sont disposés à l'opposé l'un de l'autre dans la douille formant logement (2), et une rainure longitudinale (26) est prévue dans la région d'un alésage d'échappement (25). 3. Soupape limitatrice de pression pour étançons hydrauliques de tailles selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le piston de soupape (15) à gradins coulisse dans un alésage de guidage (13) d'une douille de guidage (10) qui est fixée de son c8té par l'intermédiaire d'un filetage externe (11) dans un alésage à gradins (6) d'un organe de raccordement (3). 4. Soupape limitatrice de pression pour étançons hydrauliques de tailles selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le piston de soupape (15) comprend un alésage axial (16), un ensemble d'alésages radiaux de décharge (18) ainsi qu'une bride (17) sur un côté. 5. Soupape limitatrice de pression pour étançons hydrauliques de tailles selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la course de travail du piston de soupape (15) est limitée par la bride (17) ou par la douille de guidage (10) du piston. 6. Soupape limitatrice de pression pour étançons hydrauliques de tailles selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le piston de soupape (15) repose par sa partie de tête (28) qui est à l'opposé de la bride (17) contre un bossage (29) du piston à ressort (19).