Brevet FR2614384A1 — publié le 19881028

VALVE, SYSTEME DE REGLAGE D'UN DEBIT GAZEUX, ET APPAREIL A COMBUSTION GAZEUSE INCORPORANT UN TEL SYSTEME La présente invention concerne le réglage par valve ou clapet d'un débit gazeux, et plus particulièrement un système de régulation d'un tel débit. L'invention sera décrite et explicitée dans le cadre d'un appareil à combustion gazeuse, incorporant un système de régulation selon l'invention, mais il doit être entendu que l'invention peut trouver application dans d'autres domaines techniques que la combustion gazeuse. Selon la demande de brevet français 86 01798 déposée le 6 Février 1986, au nom de la présente Demanderesse, on a décrit un appareil à combustion gazeuse, en l'occurrence un pistolet à colle fonctionnant au gaz, comportant un brûleur, en l'occurrence un brûleur catalytique, alimenté par un gaz combustible,en l'occurrence du butane contenu dans une cartouche jetable, et un système mécanique de réglage du débit de gaz alimentant le brûleur. Quant à lui, le système mécanique de réglage du débit de gaz comprenait - une valve comportant un corps, un clapet mobile entre une position fermée, interdisant le passage du gaz de la cartouche vers le brûleur, et une position ouverte, autorisant le passage du gaz, ainsi qu'un moyen de rappel du clapet dans la position ouverte - un organe intermédiaire de réglage, articulé, sur un axe fixe par rapport au corps de valve, comportant un premier bras déplaçant le clapet, et un second bras - un organe de mesure, en l'occurrence un bilame, sensible à la température dans une zone d'utilisation de la chaleur produite par le brûleur, comportant une extrémité libre et mobile en fonction de la température mesurée, agissant sur le second bras de l'organe de réglage. Plus précisément, la valve avait l'agencement suivant - le corps comportait un alésage cylindrique - le clapet comprenait une tige de clapet, elle aussi cylindrique, coulissant à l'intérieur de l'alésage - un joint torique, disposé dans un logement approprié de la tige de clapet, assurait une étanchéité périmétrique entre cette dernière et l'alésage ; - un canal d'entrée du gaz combustible était ménagé dans le corps et débouchait sur le fond de l'alésage, selon un siège en surplomb par rapport au fond droit et transversal de ce dernier - un joint transversal, en caoutchouc,ayant la for- me d'un disque, avait donc deux faces planes, l'une en vis-à-vis du siège de clapet, et l'autre de la face avant de la tête de la tige de clapet ; ce joint était serti sur cette dernière, et était donc mobile en translation avec la tige de clapet selon l'axe de l'alésage - un canal de sortie, prévu selon l'axe et à l'intérieur de la tige de clapet,communiquait avec le volume intersticiel situé entre la tête de la tige de clapet, la paroi adjacente de l'alésage, et le joint torique d'étanchéité - comme dit plus haut,le moyen de rappel de la tige de clapet, en l'occurrence un ressort, rappelait cette dernière, en position ouverte, dans laquelle le débouché du canal d'entrée communiquait avec le volume intersticiel précité - et dans la position fermée, le joint transversal en appui sur le siège, par déplacement de la tête de la tige de clapet, obturait le débouché du canal d'entrée Une valve telle que décrite précédemment, utilisée pour la régulation d'un débit gazeux vers un brûleur catalytique, présente en fonctionnement deux positions stables, l'une totalement ouverte correspondant à un débit maximum vers le brûleur, et l'autre fermée correspondant à un débit nul vers le brûleur. La présente invention a pour objet une valve, qui, une fois intégrée dans un système de réglage ou régulation d'un débit gazeux, permet d'obtenir un contrôle de ce dernier en "tout ou peu" 7 voire d'ajuster en continu le débit gazeux à une valeur égale au débit requis pour maintenir la température désirée. Selon l'invention, on a découvert qu'un tel fonctionnement pouvait être obtenu, en respectant le principe de construction de la valve suivant. Dans la position fermée de la valve, la face active du joint transversal, plane et perpendiculaire par rapport à l'axe de la valve, est en contact avec une portée plane et rigide7 perpendiculaire à l'axe de la valve, appartenant ou au corps ou à la tige de clapet, le contour de la surface de contact entre la face active du joint et la portée rigide étant substantiellement identique à la section droite de l'alésage, au jeu près nécessité et occupé par le moyen péri métrique d'étanchéité. L'explication ci-après de la présente invention peut être tentée, en appelant (S) la surface de la section de l'alésage, et (s) l'aire de la surface de contact entre la face active du joint et la portée rigide, au débouché du canal d'entrée. I1 se peut en effet que la position de la tige de clapet dans l'alésage dépende de l'écart entre d'une part, la force (f) nécessaire à l'ouverture du clapet, c'est-àdire le produit de la pression gazeuse par la surface (s), et d'autre part la force (F) à vaincre pour fermer le clapet,c'est-à-dire le produit de cette même pression gazeuse par approximativement la surface (S). La pression gazeuse étant la même, la position du clapet peut donc dépendre de l'écart entre les surfaces (S) et (s). Selon la valve de l'art antérieur,définie précédemment, le débouché du clapet émerge du fond de l'alésage selon une cheminée, de telle sorte que la surface de contact (s) correspondante, à savoir (sl), demeure limitée. De telle sorte que l'écart entre (S) et (sl) demeure important, et la valve ne peut avoir que deux positions stables, l'une complètement ouverte et l'autre fermée. Selon l'invention, par construction, le débouché du canal d'entrée, ou ce qui en tient lieu, a une surface (s2) sensiblement égale, quoique nécessairement inférieure (à cause de la présence du moyen d'étanchéité périmétrique), à la surface (S) de l'alésage. De telle sorte que, d'une part la surface de contact entre la face active du joint et la portée rigide est égale à la surface (s2), et d'autre part l'écart entre les surfaces (S) et (s2) est quasiment nul. Dans ces conditions, les forces d'ouverture (f) et fermeture (F) étant sensiblement équivalentes, le clapet peut se placer dans une position d'équilibre, intermédiaire entre la fermeture et l'ouverture complète. La présente invention est maintenant décrite par référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente une vue en élévation avec arrachement partiel d'un appareil à combustion gazeuse, en l'occurrence un pistollet à colle à gaz, pouvant comporter application de la nouvelle valve selon l'invention, en coopération avec un système de réglage ou régulation du débit gazeux - la figure 2 est une coupe à plus grande échelle montrant un dispositif de régulation du débit de gaz établi conformément à l'art antérieur, et faisant partie de l'appareil montré à la figure 1 - la figure 3 est une vue de dessus du système de réglage montré à la figure 2, sur laquelle on a repré senté en II-II le plan de coupe de la figure 2 - la figure 4 est une vue éclatée en perspective des différents éléments du système de régulation représenté selon les figures 2 à 3, que celui-ci intègre une valve selon l'invention ou selon l'art antérieur - la figure 5 représente, à échelle agrandie, et en coupe verticale, une partie de la valve représentée à la figure 2, et conforme à l'art antérieur - les figures 6, 7 et 8 représentent, selon le même plan de coupe et le même agrandissement que ceux de la figure 5, trois modes d'exécution différents d'une valve conforme à la présente invention. La meilleure façon d'expliciter la présente invention consiste à décrire un appareil à combustion ga zeuse, incorporant un système de réglage avec une valve selon l'art antérieur, puis à décrire par différence les caractéristiques techniques de la valve selon l'invention. On a représenté en figure 1 un appareil à combustion gazeuse comportant un dispositif d'allumage (non décrit ci-après) et un système de réglage et régulation (1) du débit gazeux conforme à l'art antérieur. L'appareil à combustion gazeuse consiste, dans la description ci-après, en un pistolet à colle comportant un corps de chauffe (2) qu'on doit élever à une température suffisante pour permettre la fusion de bâtons de colle traversant un canal (3) adjacent au corps de chauffe (2) et qui aboutit à une buse de distribution (4) de la colle liquide. Le pistolet illustré comporte une poignée de préhension (5) et une contre-poignée (6) destinée à faire avancer les bâtons de colle successifs, à la manière décrite dans la demande de brevet français 85 14096 au nom de la Demanderesse.Dans la poignée du pistolet est insérée une cartouche de gaz (7) dont la valve coopère avec le corps (8) de la valve (100) du système de réglage 1. On observe sur le pistolet la présence d'un bouton de manoeuvre (9) destiné à coopérer avec la valve (100) du système de réglage (1). On aperçoit également un logement (10) pour une pile utilisée pour l'allumage du dispositif (1). On a illustré en fig. 2 à 4 le dispositif d'allumage et le système de régulation suivant l'art antérieur, dont la valve (100) est pourvue d'un corps (8) ayant la forme de deux tubulures faisant entre elles un angle obtus. La première d'entre elles (8a) coopère avec la valve (7a) de la cartouche (7), tandis que la seconde (8b) renferme un clapet étagé (11), comportant une tige de clapet (lIa). Cette dernière est engagée dans un alésage (8c) du corps (8), sa tête (llb) venant en vis-à-vis d'un siège (8d) ménagé au fond de l'alésage (8c). Plus précisément, conformément à la figure 5 et à l'art antérieur, la valve (100) a l'agencement suivant - le corps (8b) comporte l'alésage cylindrique (8c) - le clapet (11) comprend la tige de clapet (lla), elle aussi cylindrique7 coulissant à l'intérieur de l'alésage (8c) - un canal d'entrée (8j) du gaz combustible est ménagé dans le corps (8b) et débouche sur le fond (8k) de l'alésage (8c), selon le siège (8d) en surplomb par rapport au fond (8k) droit et transversal de ce dernier - un joint transversal (102) en caoutchouc, ayant la forme d'un disque, a deux faces planes (102a) et (102b), l'une (102b) en vis-à-vis du siège (8d) de clapet, et l'autre (102a) de la face avant (lld) de la tête de la tige de clapet ; ce joint est serti sur cette dernière, et est donc mobile en translation avec la tige (la) de clapet, selon l'axe de l'alésage - un canal de sortie (île), prévu selon l'axe et à l'intérieur de la tige de clapet (lla), communique avec le volume intersticiel situé entre la tête (llb) de la tige de clapet, la paroi adjacente de l'alésage (8c), et le joint torique (101) d'étanchéité. La tubulure (8b) du corps (8) est évasée au niveau de son extrémité, pour comporter un chambrage (8e) contre le fond duquel un premier moyen de rappel réalisé sous la forme d'un ressort de compression (12) vient prendre appui par l'une de ses extrémités, tandis que son extrémité opposée est en contact avec une collerette (île) du clapet (11). En réalité, cette collerett e est ménagée dans une seconde partie du clapet (11) constituant injecteur . Le ressort (12) charge le clapet en position ouverte, en direction du corps de chauffe (2) et plus particuli èrement d'un entonnoir (13) ou ouverture traversé par le gaz sortant du clapet et dans lequel il se mélange à de l'air primaire comburant. On remarque que le corps de chauffe (2) illustré en figure 2 est mis en température au moyen d'un brûleur catalytique (110).Sur cette figure, on observe également que le corps (8) du robinet est immobilisé dans les nervures des coques du pistolet par l'intermédiaire d'une bride (8f) et d'un alésage (8h) à axe parallèle à celui du clapet (11). Le corps (8) est encore pourvu d'un bossage creux (8i) dans l'alésage duquel l'extrémité libre d'un axe (14), sur lequel est monté le bouton de manoeuvre (9), vient s'engager. Une plaquette (15), ou organe intermédiaire de réglage, portant des pattes horizontales (15a), (15b), formant un premier bras de levier, est articulée par rapport à la bride (8f) par l'intermédiaire d'un axe vertical (16), de telle sorte que la plaque (15) peut se déplacer par rapport à la bride (8f) à la manière d'une porte à axe de rotation vertical. La plaquette (15) comporte une ouverture centrale (15c), et la face de la plaquette (15) située en vis-à-vis du corps de valve (8) est pourvue de deux dents (15d), (15e).La plaquette (15) comporte encore un bras (15f), formant un deuxième bras de levier, portant un bossage fileté dans lequel est engagée une vis de réglage (17) orientée parallèlement au plan général de la plaquette (15) et qui est destinée à coopérer avec un organe de détection ou me sure de température (18), réalisé sous la forme d'un bilame coopérant avec le corps de chauffe (2) et comportant une extrémité (18a) libre et mobile en fonction de la température mesurée sur le corps de chauffe ; cette extrémité libre (18a) agit sur le bras (15f) par l'intermédiaire de la vis (17). Le fonctionnement en régulation, après allumage, découle des explications qui précèdent. En position d'arrêt d'écoulement du gaz, la plaquette (15) est basculée autour de son axe d'articulation (16) dans le sens -anti-horaire. Ce basculement de la plaquette entraine la coopération des dents (15d), (15e) avec la collerette (lia) du clapet (11), de telle manière que celui-ci subit une translation et pénètre dans le corps (8), son extrémité avec joint (102) venant prendre appui sur le siège (8d) pour interdire l'écoulement du gaz provenant de la cartouche (7). A partir de la position d'arrêt, si l'on tourne le bouton de manoeuvre (9) dans le sens anti-horaire, par des moyens non décrits,la plaquette (15) pivote dans le sens horaire autour de son axe d'articulation (16), sous l'effet du clapet (11) se déplaçant aussi vers la gauche, en restant en butée contre les dents (15d), (15e), sous l'effet du ressort (12). Le clapet quitte alors le siège (8d) du corps (8) et le gaz peut traverser le clapet et se déverser dans l'entonnoir (13). Après allumage du brûleur catalytique situé dans le corps de chauffe (2), par des moyens non décrits, le débit de gaz est alors maximal, et la plaquette (15) se trouve complètement repoussée par le ressort (12). Le brûleur donne alors sa pleine puissance. Si la température du corps de chauffe dépasse une limite fixée préalablement, le bilame (18) se déforme et vient actionner par son extrémité (18a) la vis (17) dans le sens de la flèche (f),ce qui conduit à faire basculer la plaquette (15) dans le sens anti-horaire autour de son axe (16). Ce déplacement entraine la translation du clapet (11) dans le sens de l'introduction dans le corps (8), de telle sorte qu'il vient fermer le siège (8d) en interdisant l'entrée du gaz. Ceci entraine bien entendu une diminution de la température du corps de chauffe et un retour du bilame (18) à sa position illustrée en figure 3.Le gaz est à nouveau ouvert et la combustion peut reprendre dans le brûleur, et ainsi de suite. Conformément à la figure 5, et compte tenu des hypothèses techniques formulées dans le préambule de la description, la valve (100) conforme à l'art antérieur, intégrée dans un système de régulation tel que précédemment décrit, comporte un fonctionnement en "tout ou rien", probablement parce qu'il existe un écart important entre, d'une part la surface (S) de l'alésage (8c), et d'autre part la surface de contact (sl), dans la position fermée du clapet, entre la face active (102b) du joint (102) et le siège (8d), en élévation par rapport au fond (8k) de l'alésage (8c). Conformément aux trois modes d'exécution de l'invention, représentés aux figures 6 à 8 respectivement,et en indiquant que la tête (llb) de la tige de clapet (lia) est parfaitement cylindrique, ainsi que l'alésage (8c) (comme à la figure 5), la face active du joint transversal (102), à savoir (102b) dans le cas de la figure 6, (102a) dans le cas de la figure 7, et (102a) et (102b) dans le cas de la figure 8, est plane et perpendiculaire par rapport à l'axe (105) de la valve. Selon ces mêmes figures, dans la position représenté e, à savoir la position fermée, la face active du joint, définie précédemment, est en contact avec une portée plane et rigide, perpendiculaire à l'axe (105), à savoir le fond (8k) de l'alésage (8c) selon la figure 6, la face avant (lld) de la tige de clapet (llb) selon la figure 7, le fond (8k) et la face avant (lld) selon la figure 8.Et le contour de la surface de contact (s2), entre d'une part, la face active du joint et d'autre part, la portée rigide, ces éléments différant selon les figures 6 à 8, est substantiellement identique à la section droite (S) de l'alésage (8c), au moyen d'étanchéité (101) périmétrique près, en ce sens qu'il doit exister un jeu nécessaire pour le coulissement de la tige (lld) à l'intérieur de l'alésage (8c). Selon la figure 6, le fond (8k) de l'alésage (8c) est plan et perpendiculaire à l'axe (105) de la valve, et le joint transversal (102) est solidarisé, par tout moyen approprié, à la face avant (lld) de la tige (llb). En conséquence, la face (102b) du joint transversal, en vis-à-vis du fond (8k) de l'alésage, constitue la face active définie précédemment ; et cette dernière a un contour (s2) substantiellement identique à la section (S) de l'alésage (8c), au moyen d'étanchéité (101) (joint torique) près. Conformément à la figure 7, la face avant (lld) de la tête de la tige de clapet est plane et perpendiculaire à l'axe (105) de la valve, et présente un contour (s2) substantiellement identique à la section droite (S) de l'alésage, au moyen d'étanchéité (101) près. Le joint transversal (102) est solidarisé sur le fond (8k) de l'alésage (8c), par tout moyen approprié, et présente une perforation axiale (102c), en communication avec le débouché du canal d'entrée (8j) sur le fond (8k) de l'alésage (8c). Dans ces conditions, la face (102a) du joint transversal, en vis-à-vis de la tête (llb) de la tige de clapet, constitue la face active du joint (102). Conformément à la figure 8, le joint transversal (102) est monté de manière libre entre le fond (8k) de l'alésage et la tête (llb) de la tige de clapet, et cumulent les caractéristiques techniques décrites par référence aux figures 6 et 7. Pour ce faire, la face (102a) du joint (102), en vis-à-vis de la tête (llb) de la tige de clapet, a aussi un contour (s2) substantiellement identique à la section droite (S) de l'alésage (8c), au moyen d'étanchéité (101) près. Selon ce mode d'exécution, que le joint reste collé au fond (8k) de l'alésage, ou à la face avant (lld) de la tête de la tige de clapet, il demeure à même de jouer son rôle, c'est-à-dire assurer une régulation "tout ou peu", comme indiqué ci-après. Conformément aux hypothèses formulées dans le préambule de la description, et selon les résultats d'un protocole expérimental approprié, il apparaît que l'usage d'une valve conforme à l'une quelconque des figures 6 à 7, présente un fonctionnement en "tout ou peu", voire une position d'équilibre, probablement en raison du faible écart entre la surface (S) de l'alésage et la surface de contact (s2), dans la position fermée. Un tel mode de régulation, appliqué à un brûleur catalytique, a permis de diminuer les chocs thermiques, et d'éviter toute surchauffe dudit brûleur. REVENDICATIONS 1/ Valve comportant un corps avec un-alésage, une tige de clapet coulissant à l'intérieur de l'alésage, un moyen d'étanchéité périmétrique entre la tige de clapet et l'alésage, un canal d'entrée étant ménagé dans ledit corps et débouchant au fond de l'alésage,un joint transversal, mobile en translation avec la tige de clapet selon l'axe de l'alésage, ayant au moins une face plane en vis-à-vis du débouché du canal d'entrée ou de la face avant de la tête de la tige de clapet, un canal de sortie communiquant avec le volume intersticiel situé entre la tête de la tige de clapet,la paroi adjacente de l'alésage, et le moyen périmétrique d'étanchéité, un moyen de rappel de la tige de clapet dans l'une quelconque des positions suivantes, à savoir une position ouverte dans laquelle le débouché du canal d'entrée communique avec le volume intersticiel, et une position fermée dans laquelle la tête de la tige de clapet obture le débouché du canal d'entrée, en coopération avec le joint transversal, caractérisé en ce que, dans la position fermée de la valve, la face active du joint transversal, plane et perpendiculaire par rapport à l'axe de la valve, est en contact avec une portée plane et rigide, perpendiculaire à l'axe de la valve, appartenant au corps ou à la tige de clapet,le contour de la surface de contact entre la face active du joint et la portée rigide étant substantiellement identique à la section droite de l'alésage, au moyen d'étanchéité périmétrique près. 2/ Valve selon la revendication 1, --caractérisé en ce que le fond de l'alésage est plan et perpendiculaire à l'axe de la valve, et la face du joint transversal, en vis-à-vis dudit alésage, constitue la face active, et a un contour substantiellement identique à la section droite de l'alésage, au moyen d'étanchéité périmétrique près. 3/Valve selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face avant de la tête de la tige de clapet est plane et perpendiculaire à l'axe de la valve, et a un contour substantiellement identique à la section droit de l'alésage, au moyen d'étanchéité périmétrique près, et en ce que le joint transversal présente une perforation en communication avec débouché du canal d'entrée, la face du joint transversal, en vis-à-vis de la tête de la tige de clapet, constituant la face active du joint. 4/ Valve selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le joint transversal est monté de manière libre entre le fond de l'alésage et la tête de la tige du clapet, et la face du joint transversal, en visà-vis de la tête de la tige de clapet, a aussi un contour substantiellement identique à la section droite de l'alésage, au moyen d'étanchéité périmétrique près. 5/ Système de réglage d'un débit gazeux, comprenant une valve conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4,et un organe de mesure d'une variable à contrôler, agissant sur la tige de clapet. 6/ Appareil à combustion gazeuse, comportant un brûleur alimenté par un gaz combustible, comprenant un système de réglage selon la revendication 5, selon lequel l'organe de mesure est sensible à la température dans une zone d'utilisation de la chaleur produite par le brûleur.