Brevet FR2607896A1 — publié le 19880610

La présente invention se rapporte à une valve de pression différentielle comprenant un corps, un dispositif de valve qui est chargé par une force de précharge et qui commande la communication entre-une entrée et une sortie, la force de précharge déterminant le gradient de pression entre la pression d'entrée et la pression de sortie. On utilise des valves de ce type pour obtenir un gradient de pression constant entre la pression d'entrée et la pression de sortie. Une telle valve de pression dif- férentielle est connue de la demande de brevet allemand DE- A-36 36 409.6. Dans ce cas, un piston différentiel, dont la plus grande surface sollicitée par la pression est associée à la pression de sortie se déplace à l'encontre de la force d'un ressort de précharge, de telle manière qu'une valve à siège et bille chargée par ressort soit amenée dans une po- sition de fermeture. Ce type de valve nécessite l'utilisation d'une multitude d'éléments constitutifs qui ne peuvent être pro- duits qu'à un coût élevé, et elle présente une grande lon- gueur hors tout et un poids élevé. Le point de commutation de pression est déterminé par la pression qui règne dans la sortie, de sorte qu'il faut que la coupelle de déverse- ment laisse passer un volume considérable de liquide, dans le cas d'une réduction de pression, pour que le piston dif- férentiel revienne à sa position initiale et établisse un passage d'écoulement libre de l'entrée vers la sortie. L'invention a donc pour but de créer une valve de pression différentielle du type mentionné au début qui se distingue par des coûts de fabrication réduits, une faible longueur totale et une basse pression de commuta- tion. Ce but est atteint par une valve du type défini plus haut qui est caractérisé en ce que le dispositif de valve peut être actionné au moyen d'un poussoir déplaça- ble qui se déplace en fonction de la position d'une mem- brane. Avec cette solution, on paut réaliser une pres- sion de commutation très basse puisque l'utilisation d'une membrane pour la détermination de la pression de commuta- tion présente le grand avantage de permettre de disposer d'une grande surface efficace avec un faible frottement. En coopération avec la force de commande qui agit sur el- le, la membrane est responsable, aussi bien de la fermetu- re du dispositif de valve, dans le cas d'une augmentation de la pression, que de son ouverture, dans le cas d'une réduction de la pression. Pour assurer le rétablissement de l'écoulement libre du fluide de pression aussi rapidement que possible dans le cas d'une réduction de la pression, il est avanta- geux que la membrane puisse être sollicitée par la pres- sion d'entrée. Le fait de rendre la membrane sensible à la pression d'entrée permet d'obtenir une très faible hys- térésis puisque, dans le cas d'une réduction très rapide de la pression d'entrée, il est encore possible d'obtenir un écoulement très rapide de la sortie vers l'entrée. La pression régnant dans la zone de sortie chute ainsi plus rapidement. L'utilisation d'une membrane comme élément de commande sensible à la pression est favorable à la cons- truction d'une valve compacte qui ne possède qu'un petit nombre d'éléments constitutifs et qui est facile à assem- bler. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple: - la figure 1 représente une vue en coupe longitudi- nale de la valve de pression différentielle selon l'in- vention, réalisée sous la forme d'une valve à intercaler dans une conduite; - la figure 2 est une vue en coupe d'une valve de pression différentielle selon l'invention, réalisée sous la forme d'une valve unitaire distincte. Sur les deux figures, les éléments analogues sont désignés par les mêmes chiffres de références. La valve de pression différentielle représente à la figure 1 comprend un boîtier étagé 6 muni d'une valve vissée qui est elle aussi étagée. Dans la région de la sor- tie 2, le boîtier est muni d'un filetage extérieur. L'en- trée 1 est réalisée sous la forme d'un trou borgne taraudé et elle est formée dans un élément de fermeture 7. L'entrée i communique, par un perçage oblique 5, avec une gorge ra- diale 4 qui présente le profil d'une encoche. Une autre gorge annulaire 3 à profil d'encoche est également ménagée dans le profil extérieur de l'élément de fermeture 7 et est décalée axialement vers l'entrée 1. Entre les deux gorges 3 et 4, est prévu un joint torique 22 qui est logé d'une façon connue dans une gorge annulaire et qui établit une coopération étanche entre l'élément de fermeture 7 et le boîtier 6. Dans l'extrémité de l'élément de fermeture 7 qui est à l'opposé de l'entrée 1, est ménagé un alésage étagé qui communique avec la gorge annulaire 3 par un perçage oblique 25. Dans la partie de petit diamètre du perçage étagé de l'élément de fermeture 7 sont agencés un ressort 13 de membrane et un piston 17 de membrane, qui entoure partiellement le ressort, Une membrane 14 est agencée dans la partie de grand diamètre de l'alésage. Cette membrane est appuyée en butée contre une surface 26, avec interpo- sition d'un disque intermédiaire 15 qui est fixé à l'élé- ment de fermeture 7 par sertissage. La membrane 14 est munie, au niveau de son diamètre extérieur, d'un bourrelet qui est emboité dans un dégagement correspondant ménagé dans une face terminale du disque intermédiaire 15. La membrane est ainsi maintenue et fixée solidement. Le disque intermédiaire étagé 15 possède un alé- sage central qui sert à guider le poussoir 18 et dont l'extrémité qui est tournée vers la mnnbranel4 possède une partie de diamètre agrandi dans laquelle est engagé un sa- bot de poussoir 16, auquel le poussoir 18 est fixé et qui s'appuie contre la membrane 14. Le disque intermédiaire 15 est fait d'une matière plastique et il est muni, à peu près à la moitié de son rayon, d'une pluralité de perçages d'écoulement 27. L'ex- trémité du disque intermédiaire 15 qui est tournée dans le sens qui s'éloigne de la membrane 14 est engagée dans l'a- lésage axial étagé du corps de valvelS, et ce corps de valve est chargé par l'élément de fermeture 7 serti dans le boî- tier 6 et, dans la partie de transition de l'alésage du boîtier 6, il est serré contre une rondelle 9 qui est en appui contre une surface 30. Le chargement du corps de valve au moyen de l'é- lément de fermeture 7 est assuré par l'intermédiaire de parties en découpe 28 orientées axialement qui n'ont pas été rabattues vers l'intérieur pour le sertissage du disque intermédiaire 15. Le corps de valve 8 a, à la fois, un pro- fil extérieur étagé et un alésage traversant étagé. L'étage de petit diamètre extérieur du corps de valve 8 est tourné vers la sortie 2 et est entouré par la rondelle 9 dont le diamètre extérieur s'étend jusqu'au boîtier 6. Sur l'étage adjacent, sont montés une coupelle de déversement 19 et un disque de portée 10. La coupelle de déversement 9 est en appui contre le boîtier 6 par sa partie d'étanchéité radia- le extérieure. La coupelle de déversement, qui présente le profil d'une coupelle à lèvre, entoure en partie le disque de portée 10 qui possède une section de profil en U. Dans la région de plus grand diamètre de l'alésa- ge étagé du corps de valve 8, est monté un plateau de val- ve 21 serti à joint étanche à la pression, d'une façon con- nue. Un passage 31 du plateau 21, à travers lequel passe le poussoir 18, s'évase vers le disque intermédiaire 15 et, sur sa face tournée vers la sortie 2, il forme un siège de valve pour l'élément d'obturation 20 de la valve, qui pré- sente la forme d'une bille. L'élément obturateur 20 de la valve est à peu près entièrement entouré par un guide 11 de la bille, qui est fait d'une matière plastique. Dans l'état sans pression, le guide 11 de la bille, chargé par le poussoir 18, bute contre un épaulement 32 de l'alésage central du corps de valve 8 et il est muni de rainures d'écoulement 33 sur son profil extérieur. Le guide 11 de la bille est attaqué par un ressort de valve 12, sur son côté qui est tourné vers l'ouverture 2, le ressort de val- ve prenant appui contre un autre épaulement de l'alésage du corps de valve. Le disque 9 est muni, sur chacune de ses deux faces extrêmes, d'une pluralité de rainures 35 s'étendant selon des rayons (les rainures qui font face à la surface 30 ne sont pas représentées), les rainures 33 n'étant pas exactement les unes en face des autres mais étant décalées les unes par rapport aux autres d'un angle donné dans le plan radial. Chaque rainure 35 de la face avant est en com- munication avec une rainure correspondante de la face ar- rière par une cavité 36 en forme d'arc. Grâce à sa forme, le disque 9 ne doit pas nécessairement avoir une position angulaire précise particulière lorsqu'on le monte. Lors- qu'elle n'est pas sous pression, la valve de pression dif- férentielle prend la position représentée. L'élément obtu- rateur 20 de la valve est alors soulevé de son siège par le ressort 13 de la membrane, par l'intermédiaire du pous- soir 18; le ressort 12 de la valve est comprimé. Lorsque la pression augmente, le fluide de pres- sion passe par l'entrée 1, le perçage 5, le passage 31, et les canaux d'écoulement 33, pour atteindre la sortie 2. Initialement, la pression d'entrée régnant à l'entrée 1 est égale à la pression de sortie régnant à la sortie 2. Lorsque la pression atteint une certaine valeur, appelée pression de commutation, la membrane 14, qui est mise sous pression par les perçages d'écoulement 27, et le piston de membrane 17, se déplacent à l'encontre de la force du res- sort de membrane 13, le sabot 16 du poussoir et le pous- soir 18 se déplaçant de même. Pour éviter que de l'air ne soit comprimé dans la chambre 37, cette chambre est reliée à l'atmosphère par le perçage 25 (toutefois, des essais ont montré que, même si le perçage 25 est bouché, la valve de pression différentielle fonctionne correctement). Ceci signifie que le perçage 25 et la gorge annulaire 3 pour- raient être omis. En outre, la suppression de la communica- tion avec l'atmosphère serait avantageuse par le fait que le fluide de pression ne pourrait pas s'échapper de la val- ve de pression différentielle dans le cas o la membrane serait poreuse. Sous l'effet du mouvement du poussoir 18 qui a été mentionné plus haut, l'élément obturateur 20, chargé par le ressort 12 de la valve, est maintenant mis en con- tact de fermeture étanche avec le passage 31 du plateau 21 de la valve. Le guide 11 de la bille est interposé entre le ressort 12 de la valve et l'élément obturateur 20 de la valve pour éviter les oscillations de cet élément obtura- teur qui pourraient être dues à la dynamique de l'écoule- ment. Apres que l'élément obturateur 20 de la valve a été mis en contact avec le plateau 21 de la valve, il s'établit une différence de pression entre la pression ré- gnant à l'entrée 1 et celle qui règne à la sortie 2, cet- te différence de pression étant déterminée par la force du ressort 12 de la valve. Ceci signifie que, si la pession d'entrée s'élève encore après qu'cnaatteint la pression de commutation, la pression régnant à la sortie 2 conserve la valeur de la pression de commutation jusqu'à ce que la pres- sion régnant à l'entrée lui soit supérieure de la différen- ce A p qui est nécessaire pour soulever l'élément obtura- teur 20 de la valve de son siège prévu sur le plateau 21 de la valve à l'encontre de la force du ressort 12 de la valve. Lorsque la pression croit encore davantage, l'élé- ment obturateur 20 de la valve effectue ce qu'on appelle un mouvement d'équilibrage, c'est-à-dire qu'il s'ouvre et se ferme continuellement à des intervalles très courts, de sorte que le fluide sous pression peut s'écouler vers la sortie 2, le débit du fluide sous pression étant tel que la différence de pression L soit maintenue en per- manence à sa valeur. Lorsque la pression d'entrée diminue, le passage 31 reste fermé jusqu'à ce que la pression régnant dans la chambre d'entrée ait atteint la pression de commutation. La compensation de pression entre la pression de sortie et la pression d'entrée se réalise par le fait que le fluide sous pression, en passant par la cavité 36 et les rainures , franchit la coupelle de déversement 19 le long de la paroi du boîtier. Lorsqu'on a atteint la pression de commu- tation à l'entrée, le piston de membrane 17, la membrane 14 et le poussoir 18 reprennent leur position initiale, l'élément obturateur 20 étant ainsi maintenu écarté du plateau de la valve. A partir de ce moment, la réduction de la pression se produit en passant par le passage 31. La figure 2 représente un type de valve diffé- rentielle qui représente une valve incorporée dont le fonctionnement est identique à celui de la valve montable en ligne sur conduite qui est représentée à la figure 1. La principale différence consiste dans l'agencement du perçage prévu à l'entrée 1 et du perçage 25 établissant la liaison avec l'atmosphère. Le perçage correspondant prévu pour l'entrée 1 du fluide sous pression est formé dans le corps 6, perpen- diculairement à l'alésage étagé du boitier; le perçage servant pour la communication avec l'atmosphère est prévu, dans l'élément de fermeture 7, coaxialement à l'alésage du boitier. De cette façon, la gorge 4 et la gorge annulaire 3 sont supprimées, il en résulte que l'élément de fermeture 7 et, de cette façon, l'ensemble de la valve de pression différentielle peuvent avoir une construction plus courte. REVENDICATIONS 1. Valve de pression différentielle comprenant un corps, un dispositif de valve qui est chargé par une force de précharge et qui commande la communication entre une entrée et une sortie, la force de précharge détermi- nant le gradient de pression entre la pression d'entrée et la pression de sortie, caractérisée en ce que le dis- positif de valve (20, 21) peut être actionné au moyen d'un poussoir déplaçable (18) qui se déplace en fonction de la position d'une membrane (14). 2. Valve de pression différentielle selon la revendication 1, caractérisée en ce que la membrane (14) subit l'action d'une force de commande qui est dirigée de telle manière que le poussoir (18) puisse être sollicité dans le sens de l'ouverture du dispositif de valve (20, 21) . 3. Valve de pression différentielle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la membrane (14) peut être sollicitée par la pression d'entrée.