Brevet FR2615585A1 — publié le 19881125

ORGANE DE COMNANDE OU D'ARRET DE FLUIDE A EFFORT D'OUVERTURE REDUT La présente invention se rapporte à un organe de commande ou d'arrêt de fluide comprenant, -entre une entrée et une sortie du fluide à commander, un obturateur sollicité contre son siège par un ressort et, en position fermée, par la pression du fluide à commander agissant sur la face arrière de l'obturateur. Dans un tel organe de commande ou d'arrêt, ltouverture de l'obturateur necessite un effort qui est d'autant plus grand que la pression du fluide à commander est elevee et que la section de passage du siege est importante. Afin de soustraire l'obturateur, en position fermee, à l'action de la pression du fluide à commander1 il est possible de faire en sorte que la face arriere de l'obturateur ne soit pas exposée à la pression du fluide à commander, en montant l'obturateur, entre sa tête cooperant avec le siege et sa face carrière, dans un guide qui isole la face arriere de l'obturateur de l'entree du fluide à comman der.. Cela implique cependant un guidage parfaitement etanche de l'obturateur, c'est-à-dire la prévision de joints d'étanchéité à l'endroit du guide. Or, il existe des conditions de fonctionnement exclusant l'emploi de joints d'étanchéité, soit pour des raisons de tenue au fluide à commander, soit pour des raisons de tenue en température et en pression. La présente invention a pour objet un organe de commande et d'arrêt de fluide qui, tout en admettant des conditions de fonction nement extrêmes excluant l'emploi de joints d'etancheite, permet une ouverture de l'obturateur moyennant un effort réduit. L'invention a également pour objet un organe de commande ou d'arrêt de fluide permettant de moduler l'effort d'ouverture de l'obturateur. Sur l'organe de commande ou d'arrêt de fluide conforme à ltinvention, comprenant, entre une entrée et une sortie du fluide à commander, un obturateur principal sollicité contre son siège par un ressort, la face arrière de l'obturateur principal communique avec entrée du fluide à commander par une section de fuite reduite de manière qu'en position fermée de l'obturateur principal, la pression du fluide à commander agit sur la face arrière de l'obturateur principal.L'organe de commande ou d'arrêt comprend, en outre, entre la face arrière de l'obturateur principal et la sortie du fluide, un obturateur de décharge offrant au fluide agissant sur la face arrière de l'obturateur principal une section plus faible que ce dernier et actionné à l'ouverture avant l'obturateur principal, pour mettre la face arrière de l'obturateur principal en communication avec la sortie de fluide et réduire ainsi l'action du fluide à commander sur la face arrière de l'obturateur principal. L'obturateur de décharge dégage, lorsqu'il est ouvert, une section de décharge supérieure à la section de fuite. L'obturateur de décharge en forme de soupape peut être monté concentriquement dans l'obturateur principal en forme de soupape, mais peut également être séparé de l'obturateur principal en étant monté en parallèle avec ce dernier. Dans le cas où l'obturateur de décharge est monté dans l'obtu- rateur principal, les deux obturateurs peuvent être actionnés par un même élément d'actionnement par le fait que la surface d'actionnement de l'obturateur de décharge se trouve en saillie, en direction de il'élément d'actionnement commun, par rapport à la surface d'actionnement de l'obturateur principal. Dans ce cas, l'obturateur principal et l'obturateur de décharge peuvent être sollicités dans le sens de fermeture par un même ressort agissant sur l'obturateur de décharge. La section de fuite prévue entre la face arrière de l'obturateur principal et l'entrée du fluide à commandé peut être formée par le jeu de fonctionnement (jeu de guidage) de l'obturateur principal dans son guide. Toutefois, afin de s'affranchir le plus possible de tolérances de fabrication et des variations résultant par exemple des différences de température, il est avantageux de prévoir, en parallèle avec le jeu de fonctionnement de l'obturateur principal, un ajustage calibré prévu pour un débit de fuite déterminé nettement supérieur au débit de fuite par le jeu de guidage de l'obturateur principal. Un tel ajutage calibré peut être prévu, soit dans l'obturateur principal, soit en parallèle avec ce dernier. En se référant à la figure unique du dessin schématique annexé, on va décrire ci-après plus en détail un mode de réalisation illustratif et non limitatif d'un organe d'arrêt de fluide conforme à l'invention. L'organe d'arrêt tel qu'illustré par par le dessin comprend, à l'intérieur d'un corps 1, un canal de fluide 2 s'étendant entre une entrée de fluide 3 et une sortie de fluide 4. A l'endroit d'un coude du canal 2, il est prévu un siège 5 de forme conique avec lequel coopère un obturateur principal 6 formant souspape, présentant un tête 7 ayant dans sa partie supérieure une portée sphérique 8 pour coopérer avec le siège 5 de bas en haut sur le dessin, c'est-à-dire dans le sens de passage du fluide dans le canal 2. L'obturateur principal 6 est prolongé vers le bas par une queue 9 qui est montée coulissante dans un guide 10 réalisé ici sous la forme d'un bouchon vissé dans un trou du corps 1. Le bouchon 10 comporte, dans sa partie tournée vers l'intérieur du corps 1, un trou borgne axial 1 1 servant de surface de guidage pour la queue 9 de l'obturateur 6. Un jeu de guidage et de fonctionnement 12 est prévu entre la queue 9 de l'obturateur 6 et la paroi latérale du trou borgne 11 du bouchon 10. L'obturateur 6 est traversé sur toute sa longueur (tête 7 et queue 9) par un trou de passage comprenant un tronçon de trou 13 dans la tête 7 et un tronçon de trou 14 de plus grand diamètre dans la queue 9, les deux tronçons de trou 13, 14 alignés se raccordant l'un à l'autre par un épaulement 15 conique. L'épaulement 15 sert de siège à la tête sphérique 16 d'un obturateur auxiliaire 17 en forme de soupape monté dans l'obturateur 6 de manière que sa tête sphérique 16 se trouve dans le tronçon 14 et sa queue 18 dans le tronçon 13 du trou de passage de l'obturateur 6.Un ressort de compression 19 est intercalé entre la tête sphérique 16 de l'obturateur auxiliaire 17 et le fond du trou borgne 11 du bouchon 10 de manière à pousser la tête 16 de l'obturateur auxiliaire 17 contre la siège 15 prévu dans l'obturateur 6, et à pousser ainsi la tête 7 de l'obturateur 6 contre le siège 5. On reconnatt sur le dessin que la queue 18 de l'obturateur auxiliaire 17 présente une longueur telle que l'extrémité libre de la queue 18 dépasse, lorsque la tête 16 est en appui contre le siège 15, la tete 7 de l'obturateur 6 en direction d'un organe d'actionnement 20 monté dans le corps 1 de manière à pouvoir être déplacé vers le bas dans le sens de la flèche en vue de l'ouverture de l'organe d'arrêt et être retiré dans le sens contraire, vers le haut, en vue de la refermeture.On remarquera également sur le dessin que la queue 18 de l'obturateur auxiliaire 17 est montée avec du jeu radial dans le tronçon 13 du trou de passage de l'obturateur 6 et que plusieurs canaux obliques 2i sont ménagés dans la tête 7 de manière à diverger depuis le tronçon 13 dans le sens de passage du fluide dans le canal 2 et à déboucher dans la sortie de fluide 4 entre le tronçon 13 et la ligne circulaire ou couronne annulaire de contact de la tête 7 de l'obturateur 6 avec la siège 5. Dans la position fermée de l'organe d'arrêt, tel qu'illustré par le dessin, l'élément d'actionnement 20 est relevé en position haute, dans laquelle il ne se trouve en contact ni avec ltobturateur auxiliaire 17, ni avec l'obturateur principal 6. Dans cette position, la tête 16 de l'obturateur auxiliaire 17 est appliqué contre le siège 15 et la tête 7 de l'obturateur 6 est appliquée contre le siège 5 par le ressort 19 et par l'action de la pression du fluide à commander sur la tête 16, d'une part, et sur la face arrière de la queue 9, d'autre part. Pour ouvrir l'organe d'arrêt, on -déplace l'organe d'actionnement 20 vers le bas dans le sens de la flèche. Pendant ce mouvement de descente, l'extrémité libre de l'organe 20 entre d'abord en contact avec l'extrémité libre de la queue 18 de l'obturateur auxiliaire 17 et soulève ensuite la tête 16 de l'obturateur auxiliaire 17 de son siège 15, à l'encontre de l'action du ressort 19 et de la pression du fluide sur la tête 16.Dès que la tête 16 de l'obturateur auxiliaire 17 a quitté son siège 15, le fluide sous pression se trouvant dans l'espace 22 délimité entre le trou borgne 11 du guide 10, la face arrière de la queue 9 de l'obturateur principal 6 et la tête 16 de ltobtuateur auxiliaire 17 peut s'échapper vers la sortie de fluide 4 par le tronçon 13 du trou de passage de la tête 7 et par les canaux 21 de la tête 7 de l'obturateur principal 6, ce qui réduit la force appliquant l'obturateur principal 6 contre le siège 5, dans la mesure où la section de fuite 12 entre la paroi latérale du trou borgne l1 du bouchon 10 et la surface latérale extérieure de la queue 9 de l'obturateur principal 6 est choisie inférieure à la section de passage du fluide à travers l'obturateur principal 6 lors de l'ouver- ture de l'obturateur auxiliaire 17. Après cette détente. de la pression sur la -face arrière de la queue 9 de l'obturateur principal 6, ce dernier peut être ouvert, lors du mouvement de descente ultérieur de l'élément d'actionnement 20, moyennant un effort nettement plus faible que celui qui serait nécessaire pour ouvrir, à l'encontre de la pleine pression du fluide à commander, un obturateur. principal 6 dépourvu d'obturateur auxiliaire 17. Pour la refermeture de l'organe d'arrêt, on fait remonter l'élément d'actionnement 20, de sorte que sous l'action conjuguée du ressort 19 et de la pression du fluide à commander dans le compartiment 22, ltobturateur principal 6 est appliqué contre son siège 5 avant que l'obturateur auxiliaire 17 soit appliqué contre son siège 15. Différentes solutions sont concevables pour agir sur la valeur de la pression résiduelle qui s'exerce sur la face arrière de l'obtu- rateur principal 6 pour maintenir ce dernier appliqué contre son siège 5 lorsque l'obturateur auxiliaire 17 est ouvert et qui détermine donc l'effort nécessaire à l'ouverture de l'obturateur principal. L'utilisation d'un obturateur auxiliaire 17 dégageant une grande section permet une décharge rapide, mais dans ce cas, l'effort nécessaire à l'ouverture de l'obturateur auxiliaire est également relativement important. I1 peut donc être préférable de faire en sorte que la section de fuite 12 entre le guide 10 et la queue 9 de l'obturateur principal 6 soit réduite de manière à n' autoriser que des fuites minimales. Ce résultat peut être obtenu par exemple par l'adoption d'un jeu de guidage réduit, complété le cas échéant par l'utilisation de labyrinthes de détente ou l'interposition de segments d'étanchéité. Afin de s'affranchir le plus possible des tolérances concernant ce jeu de guidage, (tolérances de fabrication, dilatations en cas de variations de température etc.), il peut être avantageux de prévoir, en parallèle avec la section de fuite 12 résultant du jeu de guidage, un ou plusieurs ajutages calibrés, réglables ou non, par exemple sous la forme de rainures ou de canaux ménagés soit dans l'obturateur principal 6, soit en parallèle avec l'obturateur 6, l'incidence des tolérances ou variation du jeu de guidage sur la pression résiduelle étant d'autant plus faible que le rapport de la section du ou des ajustages calibrés par la section de fuite 12 est plus élevé. Il y a lieu de noter que le mode de réalisation illustré et décrit n'a été donné qu'à titre d'exemple non limitatif et de nombreuses modifications et variantes sont possible dans le cadre de l'invention. Ainsi, en particulier, l'obturateur auxiliaire 17 pourrait ne pas être monté de façon concentrique dans l'obturateur principal 6, mais être monté en parallèle avec ce dernier. Par ailleurs, bien que dans l'exemple représenté et décrit, l'obturateur principal et l'obturateur de décharge sont constitués par des obturateurs du type à soupape, l'invention est applicable à des organes de commande ou d'arrêt de fluide de tout autre type dont l'obturateur est sollicité en position fermée par la pression. du fluide à commander. REVENDICATIONS 1. Organe de commande ou d'arrêt de fluide comprenant, entre une entrée et une sortie de fluide à commander, un obturateur principal sollicité contre son siège par un ressort et, en position fermée, par la pression du fluide à commander agissant sur la face arrière de l'obturateur principal, caractérisé par le fait que la face arrière de l'obturateur principal (6) communique avec l'entrée (3) du fluide à commander par une section de fuite (12), et qu'un obturateur auxiliaire (17) offrant au fluide a commander, en position fermée, une section plus faible que l'obturateur principal (6) et actionné à l'ouverture avant ltobturateur principal (6) est prévu entre la face arrière de l'obturateur principal (6) et la sortie (4) du fluide à commander pour mettre la face arrière de l'obturateur principal (6) en communication avec la sortie de fluide (4) et réduire ainsi l'action du fluide à commander sur la face arrière de l'obturateur principal (6), l'obturateur auxiliaire (17) dégageant, lorsqu'il est ouvert, une section de décharge supérieure à la section de fuite (12). 2. Organe suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'obturateur auxiliaire (17) est monté dans l'obturateur principal (6) et coopère avec un siège (15) prévu dans l'obturateur principal. 3. Organe suivant la revendication 1, caractérisé parle fait que l'obturateur auxiliaire est monté en parallèle avec l'obturateur principal. 4. Organe suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que la surface d'actionnement de l'obturateur auxiliaire (17) se trouve en saillie, en direction d'un élément d'actionnement (20) commun pour les deux obturateurs, par rapport à la surface d'actionnement de l'obturateur principal (6). 5. Organe suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que l'obturateur principal (6) et l'obturateur auxiliaire (17) sont sollicités dans le sens de fermeture par un même ressort (19) agissant sur l'obturateur auxiliaire. 6. Organe suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la section de fuite (12) est formée par le jeu de fonctionnement de l'obturateur principal (6) dans son guide (10). 7. Organe suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que la section de fuite (12) comprend, en outre, un ajutage calibré.