Brevet FR2588935A1 — publié le 19870424

L'invention concerne une éLectrovanne destinée à adapter le débit d'un fluide gazeux. Ce type d'électrovanne est couramment employé dans Le domaine industrieL. En particulier, certaines installations automatisees nécessitent L'utilisation de vannes téLécommandées à partir d'un signal généré par un élément pilote tel qu'un programmateur ou un thermostat. Cependant, ces problèmes parfois aigus apparaissent notamment lors de fuites de gaz qui peuvent survenir, en particulier, au niveau du clapet de régulation dont la majorité des électrovannes sont pourvues. Il faut en effet, afin d'assurer une sécurité suffisante aux installations pourvues d'électrovannes, pouvoir détecter ces fuites de façon à Les stopper en intervenant sur l'appareil. Sur ce type d'installations, il peut etre, par ailleurs, avantageux de pouvoir fournir un débit important, par exemple en debut de fonctionnement de l'instaL- lation, puis d'entre susceptible de réguLer en cours d'opération, de façon plus fine, le débit dudit fluide gazeux qui s'écoule dans ladite installation. L'invention a pour objet de pallier les difficultés et résoudre les problèmes sus-menti-onnés. A cet effet, l'électrovanne conforme à l'invention est constituée de plusieurs modules distincts juxtaposés et destinée à moduler le débit d'un fluide gazeux ; ledit fluide circulant dans chacun des modules entre une admission située en amont d'un clapet de régulation et une évacuation située en aval dudit clapet, et lesdits modules étant disposés les uns à La suite des autres sur le chemin de passage d'une partie au moins dudit fluide. Avantageusement, l'électrovanne est composée de deux modules sensiblement identiques associés en série ; le fluide s'écoulant totalement et successivement dans chacun desdits modules. De cette façon, on peut regler successivement le débit du fluide. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'un au moins des modules comporte au moins deux prises de pression disposées sur le chemin d'écoulement du fluide en amont et en aval dudit clapet. Ainsi, on peut notamment détecter tes fuites de gaz qui peuvent survenir sur L'électrovanne, par exemple, au niveau du clapet de régulation. En effet, les fuites entrainent une variation de pression entre l'amont et l'aval de ladite électrovanne. En outre, une réalisation de l'électrovanne particulièrement bien adaptée, notamment en ce qui concerne la modulation du fluide par au moins un clapet régulateur, consiste en ce que l'un au moins desdits modules comprend deux clapets sensiblement concentriques disposés successivement sur le chemin de passage dudit fluide gazeux et solidaires du noyau mobile d'une bobine ; le mouvement dudit noyau permettant une ouverture successive des deux clapets. Cette conception d'une vanne simple à ouverture progressive est particulièrement bien adaptée aux dispositifs de distribution de chaleur comportant un brûleur, notamment en ce qu'elle améliore le fonctionnement dudit brûleur en particulier dans sa phase d'allumage, en offrant une possibilité de régulation fine du débit. Une variante de l'invention enseigne que l'un au moins desdits modules comprend un clapet dispose sur Le chemin de passage dudit fluide et solidaire d'un soufflet formé sensiblement de façon concentrique à une partie au moins du noyau, en amont dudit clapet ; ledit soufflet étant destiné à annuler la sensibilité du clapet à la pression qui règne en amont de celui-ci. De cette façon, on améliore les conditions d'étanchéité et l'on peut envisager l'utilisation d'électro-aimants de puissance relativement faible et constante fonctionnant sensiblement sous toute gamme de pressions. Selon une autre caractéristique de l'invention, on peut prévoir que le clapet comporte un trou calibré destine à équilibrer sensiblement les pressions qui s'exercent de part et d'autre dudit clapet. Cet orifice, mettant en communication l'intérieur du soufflet et l'aval dudit clapet, permet donc d'équilibrer sensiblement les pressions régnant en aval de ce dernier, et, en amont de celui-ci, à l'inte- rieur dudit soufflet. L'invention et sa mise en oeuvre apparaîtront plus clairement à l'aide de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 présente une vue de côté, avec arrachement d'une électrovanne formée de deux modules disposés en série, - la figure 2 montre une vue de côté avec arrachement de L'électrovanne formée de deux modules disposés en parallèle, - la figure 3 montre une vue de dessus de l'électrovanne présentée à la figure 2, - la figure 4 montre une vue en coupe selon la ligne IV-IV de l'un des modules présentés à la figure 3, - la figure 5 présente une variante de fabrication de l'electrovanne conforme à l'invention, selon un plan de coupe identique à celui de la figure 4, - la figure 6 est une vue en coupe selon la ligne VI-VI de l'électrovanne présentée à la figure 5. - la figure 7 est une vue en coupe partielle selon l'axe VII-VII de L'électrovanne présentée à la figure 5. Si l'on se réfère tout d'abord à la figure 1, on voit une électrovanne repérée dans son ensemble 1 et constituée de deux modules 2, 3 distincts et juxtaposés. Il est à noter que chacun des modules 2, 3 forment, indépendemment de l'autre module, une électrovanne. Avantageusement, le nombre de modules 2, 3 associés est de 2. Cependant, ce nombre peut etre adapté en fonction de l'utilisation souhaitée. En se référant toujours à la figure 1, on voit que les deux modules formant électrovanne sont associés en série ; le fluide gazeux qui s'écoule à l'intérieur de chacun desdits modules circulant entre une admission 21, 31 et une évacuation 22, 32, tel que matérialisé par les flèches. Dans le cas d'une association en série, le fluide gazeux s'écoule totalement et successivement dans chacun desdits modules. En outre, les deux modules 2, 3 sont sensiblement identiques et sont assembles par emboitement d'au moins une partie de l'un dans une partie coopérante formée de façon complémentaire sur l'autre. Dans le mode de réalisation retenu, la partie formant admission 31 du module 3 forme saillie et est emboitée,sur une partie coopérante formée en creux, sensiblement en regard de L'évacuation 22 du module 2. Un joint 32 peut améliorer L'étanchéité de cet emboitement. De façon à solidariser plus étroitement les deux modules 2, 3, on peut prévoir une coopération du type "tenon" 33, "mortaise" 23, formée de façon complémentaire sur chacun des modules. L'assemblage permet, notamment, de fixer la rotation relative des deux modules. Telle que connue en soi, une électrovanne comporte notamment un clapet de régulation disposé sur le chemin d'écoulement du fluide gazeux ; Ledit fluide s'écoulant entre l'amont du clapet (admission) et L'aval de celui-ci (évacuation) Dans le cas où les deux modules 2, 3 sont associés en série, on peut avantageusement prévoir des prises de pression 4, 5 destinées, notamment, à détecter d'éventuelles fuites de gaz. A cet effet, lesdites prises de pression 4, 5 sont, de façon préférentielle, disposées en amont et en aval dudit clapet de régulation de chacun des deux modu Les On peut, cependant, pour cette même utilisation, ne prévoir que trois prises de pression disposées d'une part en amont et en aval du clapet du module 2 et, d'autre part, en aval du clapet du module 3. On peut, en effet, considérer que la pression qui règne entre Les clapets des modules 2 et 3 tend à s'équiLibrer et qu'en général les fuites de gaz apparaissent principalement au niveau du clapet de régulation. Si l'on se réfère maintenant aux figures 2 et 3, on voit que les deux modules 2, 3 formant éLectrovannes sont associés en parallèle. Avantageusement, dans Le cas d'une telle association, les conduits d'admission et d'évacuation, par exemple du module 3, communiquent uniquement avec les conduits d'admission et d'échappement du module 2 coopérant. En conséquence, dans ce cas une partie au moins du fluide gazeux admis dans te module 2, par son admission 21, circule dans le module 3 pour être finalement évacué de l'électrovanne 1 par l'orifice d'évacuation 22 du module 2. A cet effet, et de façon préférentieLLe, Les conduits respectifs d'admission et d'évacuation coopèrent et communiquent au moyen d'orifices 27, 28, 37, 38 formés de façon adaptée sur les modules 2, 3, par exemple dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe prin cipal 41 d'écoulement du fluide. De façon plus spécifique, L'orifice 37 est monté en amont du clapet 6' du module 3 et communique avec L'orifice 27 formé en amont du clapet 6 du module 2 ; ledit orifice 27 débouchant vers L'admission 21 de ce même module. Parallèlement, l'orifice 38 est situe en aval du clapet 6' du module 3 et communique avec l'orifice 28 formé en aval du clapet 6 du module 2 ; ledit orifice 28 debouchant vers L'évacuation 22 de ce même module. Il est à noter que le cheminement du fluide dans les modules a été matérialisé par des flèches aux figures 2 et 3. Par ailleurs, il apparaît que le mode de réalisation retenu permet à l'utilisateur de l'electro- vanne 1, en agissant de façon adaptée sur chacun des clapets 6, 6', de moduler la quantité de fluide qui circule dans le module 3. En effet, si l'on désire un débit important, on va ouvrir les clapets 6, 6' de façon à libérer la plus grande quantité de fluide. Cependant, si l'ut;- lisateur souhaite moduler ce débit, il peut "jouer" parallèlement, de façon simultanée ou successive, sur l'un ou l'autre des deux clapets 6 et 6'. IL est à noter que des joints 39 peuvent être prévus vers les extrémités coopérantes de chacun des orifices 27, 28, 37, 38 de façon à améliorer l'étanchéité de l'assemblage. En outre, la liaison étroite entre les deux modules 2, 3 montés en parallèle peut être réalisée, notamment par des vis 40, par exemple au nombre de 2, qui penètrent dans des trous taraudés prevus à cet effet dans une partie coopérante de chacun des deux modules. De cette façon, les modules sont fixes L'un par rapport à L'autre à La fois en translation et en rotation. Bien entendu, tout autre moyen d'assemblage présentant cette caractéristique peut être utilisé. Si l'on se réfère maintenant à La figure 4, on voit un mode de réalisation particulier de l'électrovanne 1 notamment en ce qui concerne la modulation du fluide gazeux par des clapets régulateurs. L'électrovanne 1 qui peut, notamment, composer l'un ou l'autre des modules 2, 3 décrits précédemment, comprend en particulier deux clapets 6, 16 disposés successivement sur le chemin de passage du fluide circulant dans ladite électrovanne entre l'admission 21 et l'évacuation 22. En outre, les clapets 6, 16 sont avantageusement dis posés,de façon concentrique, autour de la partie extrême 18 du noyau 8 d'une bobine 9 proLongeant le noyau'jusqu'en aval des deux clapets, ladite partie extrême 18 étant solidaire rigidement du noyau 8. Le clapet 6 est fixé de façon à être lié rigidement autour de ladite extrémité 18, en amont du clapet 16. Le clapet 16 peut être notamment intégré, ou fixé rigidement, sur un support 25 formé autour de ladite partie extrême 18 et qui peut coulisser à proximité de celle-ci, sensiblement dans L'axe 7. Le support 25 forme, en outre, siège du clapet 6. Il est à noter que Ledit support 25 est formé autour de la partie extrême 18 de façon telle qu'il ménage un espace intermédiaire suffisant à L'écoulement d'un débit de fuite provenant de L'ouverture du clapet 6. En conséquence, il présente à cet effet, par rapport à la partie 18, un jeu supérieur à celui d'un simple coulissement. Le noyau 8 est mobile en translation sensiblement dans l'axe 7 et guidé dans son mouvement, notamment par une gaine 19. En outre, il évolue entre deux positions extrêmes ; son déplacement étant provoqué par la mise sous tension de la bobine 9. La première position correspond à celle où Les deux clapets 6, 16 sont maintenus en appui contre leur siège respectif 10, 11, par l'action, notamment, d'un premier ressort 12. Dans Le mode de réalisation retenu, le siège 11 du clapet 16 est formé par une partie coopérante du corps 14. En outre, le ressort 12 est relié d'une part audit corps 14 et d'autre part à une pièce formant coupelle 26 solidaire rigidement du noyau mobile 8 et disposé en amont du clapet 6. Par ailleurs, un second ressort 13, qui est relié d'une part à ladite partie extrême 18 et d'autre part au support 25, présente une force axiale sensiblement inférieure à celle du ressort 12. Il est à noter que dans le mode de réalisation retenu, les deux ressorts 12, 13 sont disposés sensiblement de façon concentrique, respectivement en amont et en aval des deux clapets autour du noyau 8 et de sa partie extrême 18, sensiblement dans l'axe 7. Avantageusement, de façon à limiter les forces de pression qui s'exercent sur elle, la partie extrême 18 présente une section réduite par rapport à celle du noyau 8. L'électrovanne qui vient d'être décrite fonctionne de la façon suivante : - les deux clapets étant en position fermée, c'est-à-dire, en appui contre leur siège respectif, la mise sous tension de la bobine 9 provoque le déplacement du noyau (et donc de sa partie extrême 18) sensiblement dans l'axe 7, vers la gaine 19. Ce mouvement entraîne la compression des ressorts 12 et 13. On peut noter que la force de compression du ressort est indépendante descelle du ressort 12, cette première étant liée à la section du clapet 16 et à la pression qui s'exerce sur lui. Cependant, la force de compression du ressort 13 étant inférieure à celle du ressort 12, un tel déplacement du noyau provoque, tout d'abord, L'ouverture du clapet 6 qui tend à s'écarter de son siège 10. La pression en aval des clapets étant inférieure à la pression établie en amont de ceux-ci, L'ouverture du clapet 6 permet L'écoulement d'un débit de fuite entre le clapet et son siège ; ledit débit circulant autour de la partie extrême 18 dudit noyau vers L'évacuation 22. Bien entendu, L'écoulement du fluide entraSne une diminution de la différence de pression régnant entre L'amont et l'aval des clapets. Cette égalisation progressive des pression amont/ aval couplée au déplacement du noyau, provoque L'ouverture du second clapet 16. En effet, dès que la force de compression du ressort 13, qui tend à augmenter du fait du déplacement du noyau 8, devient supérieur à La force résultant du produit de la différence de pression, qui règne entre l'amont et l'aval du clapet 16, par la section de celui-ci, ledit ressort provoque L'ouverture dudit clapet en l'écartant de son siège 11. Il est à noter que dans le mode de réalisation retenu, le siège 11 est une partie adaptée du corps 14 de l'électrovanne. Bien entendu, L'ouverture différée des deux clapets est fonction, non seulement des pressions régnantes, mais aussi des forces de compression des ressorts et des sections S1 et S2 d'écoulement du fluide au niveau des deux clapets. En particuLier, Le tarage du ressort 13 est ajusté en fonction du retard à L'ouverture souhaitée. Il est à noter la section S2 offerte par L'ouverture du clapet 6 est inférieure à la section S1 d'ouverture du clapet 16. De cette façon, on réalise une ouverture en deux temps de L'électrovanne. De plus, ce mode de réalisation permet d'utiliser un électro-aimant de faible puissance, notamment, grâce à la prévision du clapet 6 dont la surface, soumise à l'action des forces de pression, est réduite. Dans le cas où cette électrovanne est montée sur une installation comportant un brûLeur, on peut noter que cette ouverture différée est favorable au bon fonctionnement dudit brûLeur, notamment dans sa phase d'allumage. En effet, on diminue les risques de soufflage de flammes. Si l'on se réfère maintenant à La figure 5, on voit une variante de réalisation de l'électrovanne 1. Ladite électrovanne comprend, notamment, un soufflet 17 formé, sensiblement, de façon concentrique autour du noyau 8, vers sa partie extrême 18 ; ladite partie extrême présentant une section réduite et constituant un moyeu d'encliquetage du clapet 6. Il est à noter que dans ce mode de réalisation L'électrovanne 1 ne comporte qu'un seul clapet. Ce clapet venant en appui, à L'état fermé, contre un siège 10 formé sur une partie coopérante du corps 14 de l'électrovanne. Un trou calibré 20, formé sur le clapet 6, permet une communication entre L'espace intérieur 24 du soufflet et la partie "aval" de L'électrovanne (c'est-à-dire la partie située en aval du clapet 6). Le souffLet 17 peut être constitué par exemple en caoutchouc ou en matière synthétique relativement souple, ou encore toute autre matière à soupLesse et étanchéité adaptées. Comme dans Le mode de réalisation précédent, l'ouverture et la fermeture du clapet 6 sont commandées par le déplacement du noyau 8 dans la gaine 19 ; ledit mouvement étant provoqué par la mise sous tension de la bobine 9. Dans son mouvement de translation sensiblement dans l'axe 7, le noyau 8 entraîne le soufflet 17 maintenu à chacune de ses extrémités sur le clapet 16 et sur le corps 14 de l'électrovanne. La variante de l'invention que l'on vient de decrire permet, notamment, d'améliorer Les conditions d'étanchéité de ladite électrovanne. Cette dernière devient plus indépendante des variations de pression pouvant sur venir en aval ou en amont du clapet et, parallèlement, moins sensible à des phénomènes transitoires tels que Les coups de bélier. En effet, d'une part, le soufflet 17 empêche que la pression régnant en amont du clapet 6 (et du souflet) ne s'exerce perpendiculairement à la surface dudit clapet en contact du siège, et, d'autre part, le trou calibré 20 permet d'équilibrer sensiblement les pressions régnant en aval du clapet etten amont de celui/à l'intérieur du soufflet. Cette conception ingénieuse offre,en outre, L'avantage de pouvoir utiliser un électroaimant de puissance relativement faible et constante, quelles que soient les gammes de pressions admises. En se référant maintenant à la figure 6, on voit que l'électrovanne 1 peut comporter un circuit de dérivation 34 formant veilleuse. Le débit de fluide passant dans ce circuit de dérivation peut être modulé, notamment, par L'action d'une vis formant pointeau 30. Le pointeau 30 s'engage plus ou moins vers l'extrémité 35' d'un trou 35 prévu à cet effet dans le corps 14 de l'électrovanne. Le déplacement en translation du pointeau 30 dans le trou 35 provoque son appui ou son écartement des parois périphériques de l'extrémité 35' dudit trou ; cette extrémité débouchant en aval du clapet de régulation 6. Afin d'éclairer la description, le fluide s'écoulant dans le circuit de dérivation 31 a été matérialisé par des flèches à La figure 6. De cette façon, on peut adapter Le débit du fluide circulant dans ledit circuit de dérivation en fonction de celui s'écoulant dans l'électrovanne lorsque le clapet 6 est ouvert, dans un rapport compris entre O et 1. On peut noter que la section S4 de sortie du circuit de dérivation 34 est sensiblement inférieure à la section S3 de passage du clapet 6 ; par exemple dans un rapport de I à 5. Il est à noter, en outre, que dans Le mode de réalisation retenu et présenté à la figure 6 et à la figure 7, le circuit de dérivation 34 et le trou de récepteur 35 sont formés sensiblement dans le plan 36 de déplacement du clapet 6 de L'électrovanne. Si l'on se réfère maintenant plus particuliére ment à la figure 7, on voit que la vis 30 formant pointeau disposée dans le trou récepteur 35 peut être remplacée par un trou calibré 41 ou par un gicleur (non représenté) disposé sensiblement dans le plan 36. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs de ce qui précède, L'invention ne se limite nullement aux modes de réalisation et d'application qui ont eté plus spécialement envisagés. En particulier, on peut prévoir que dans le mode de réalisation illustré à la figure 4,la partie extrême 18 du noyau 8 est formée de façon à être mobile en translation par rapport à celui-ci, sensiblement dans le même axe 7. Plus spécifiquement, la partie extrême 18 peut coulisser dans un trou borgne récepteur prévu à cet effet dans le corps du noyau 8. Il est à noter, que Le déplacement en translation de la partie extrême 18 est limité; ladite partie extrême restant solidaire dudit noyau. Ledit déplacement relatif peut être, par exemple, sensiblement de l'ordre de quelques millimètres ou quelques dizaines de millimètres. Dans cette variante de l'invention, le siège 10 du clapet 6 est toujours formé par une partie coopérante du support 25 disposé en regard dudit clapet ; ledit clapet étant solidaire du noyau 8 vers son extrémité en contact avec la partie extrême 18. Lors de la compression des deux ressorts, qui présentent les mêmes caractéristiques que précédemment, celle du ressort 12 provoque la séparation du clapet 6 et de son siège 10 ; donc l'écoulement d'un débit de fuite autour de La partie extrême 18 formé de façon semblable à ce qui a été décrit préalablement notamment en ce qui concerne son jeu relativement au support 25 du clapet 16. En outre, dès que Le jeu, ou le déplacement libre, entre La partie extrême 18 et le noyau 8 a été rattrapé, par un surcroît de compression du ressort 12, ledit noyau entraîne dans son mouvement de translation (sensibLement dans l'axe 7) Ladite partie extrême 18 ; ce qui entraîne L'ouverture ultérieure du cLapet 16, conformément à ce qui a été enoncé au cours de La description. Bien entendu, lors de la fermeture des clapets, ceux-ci peuvent obturer Les orifices de passage du fluide sensiblement en même temps ou bien avec un Léger retard ; Le clapet 6 étant alors appliqué Le premier contre son siège 10 et entrainant à sa suite l'appLication du clapet 16 contre son siège 11. On notera enfin que Les prises de pression 4, 5 peuvent être prévues indifféremment sur un montage série ou parallèle de l'électrovanne. REVENDICATIONS 1. - Electrovanne caractérisée en ce qu'elle est constituée de plusieurs modules (2, 3) distincts juxtaposés et destinés à moduler le débit d'un fluide gazeux, Ledit fluide circulant dans chacun des modules (2, 3) entre une admission (21, 31) située en amont d'un clapet de régulation (6, 6', 16) et une évacuation (22, 32) située en aval dudit clapet, et, lesdits modules (2, 3) étant disposés les uns à la suite des autres sur Le chemin de passage d'une partie au moins dudit fluide. 2. - Electrovanne selon La revendication 1, caractérisé en ce qu'elle est composée de deux modules (2, 3) sensiblement identiques associés en série ; Le fluide gazeux coulant totalement et successivement dans chacun desdits modules. 3. - Electrovanne selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'un au moins des modules (2, 3) comporte au moins deux prises de pression (4, 5) disposées sur le chemin d'écoulement du fluide en amont et en aval dudit clapet. 4. - Electrovanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que lesdits modules (2, 3) sont assemblés par emboîtement d'au moins une partie de l'un des modules dans une partie coopérante formée de façon complémentaire sur le module adjacent. 5. - Electrovanne selon la revendication 1 ou la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle est composée de deux modules (2, 3)solidaires l'un de L'autre et associés en parallèle ; ledit fluide gazeux s'écoulant, au moins en partie, sensiblement de façon concomitante dans chacun desdits modules. 6. - Electrovanne selon L'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'un au moins desdits modules (2, 3) comprend deux clapets (6,16) sensiblement concentriques disposés successivement sur le chemin de passage dudit fluide gazeux et solidaires du noyau mobile (8) d'une bobine (9) ; le mouvement dudit noyau (8) permettant une ouverture successive des deux clapets (6, 16). 7. - Electrovanne selon la revendication 6, caractérisée en ce que Les clapets (6, 16) sont maintenus chacun sur leur siège respectif (10,11) au moyen d'un ressort (12) qui agit contre L'ouverture desdits clapet. 8. - Electrovanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'un au moins des modules (2, 3) comprend un clapet (6) disposé sur le chemin de passage dudit fluide et solidaire d'un soufflet (17), formé sensiblement de façon concentrique à une partie au moins du noyau (8), en amont dudit clapet ; ledit soufflet (17) étant destiné à annuler la sensibilité du clapet (6) à la pression qui règne en amont de celui-ci. 9. - Electrovanne selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit clapet (6) comporte un trou calibré (20) destiné à équilibrer sensiblement les pressions qui s'exercent de part et d'autre dudit clapet.