Brevet FR2612274A1 — publié le 19880916

L'invention concerne une vanne distributrice ou en particulier une vanne distributrice proportionnelle à commande directe pour milieux liquides et gazeux, comprenant un corps, une cage de vanne intégrée dans ce dernier et un tiroir pouvant être axialement déplacé dans la cage et commandé par des aimants à chaque position respective de commutation, comprenant, en outre, une entrée d'alimentation, par exemple deux prises d'utilisation et une sortie vers un réservoir, entre chacune des deux prises d'utilisation et la sortie vers le réservoir étant prévu un étranglement, pour produire une pression dynamique s'exerçant, dans le sens de l'actionnement, sur la face respective du tiroir qui supporte la force de l'aimant actionné. Lors de l'actionnemnt du tiroir d'une vanne distributrice du genre indiqué ci-dessus, des forces d'écoulement axiales, qui s'oppo- sent à la force des aimants et dont la valeur dépend du débit ainsi que de la chute de pression à la vanne, agissent sur le piston. La puissance hydraulique d'une telle vanne distributrice, c'est-à-dire le débit maximal, avec la chute de pression correspon- dante, est limitée par la force de commande maximale admise des aimants. Ces forces d'écoulement augmentant rapidement avec un débit croissant, elles atteignent déjà, avec des débits relativement faibles, la valeur de la force magnétique, ce qui a comme conséquence que le tiroir ne peut plus être actionné, c'est-à-dire que la vanne ne peut pas être ouverte davantage. On a déjà proposé de prévoir un étranglement entre chacune des deux prises d'utilisation et la sortie vers le réservoir, afin de produire une pression dynamique qui aide la force de l'aimant actionné. Toutefois, cette pression dynamique peut croître rapidement et ce qui entraîne que la force hydraulique qui aide la force de l'aimant devient plus grande que la force d'écoulement et, le cas échéant, la force d'un ressort supplémentaire. Donc le tiroir est poussé contre la butée de fin de course contre la force d'écoulement et- la force du ressort et ne peut plus être commandé, ni placé en position centrale neutre. L'invention a donc pour objet de perfectionner une vanne distributrice du genre cité cidessus, de façon que la force hydraulique produite par la pression dynamique soit limitée. 26 12274 Ceci est obtenu, suivant l'invention, en ce que les chambres se trouvant devant l'une et l'autre face du piston sont reliées entre elles au moyen d'une conduite. De préférence, on insère dans chaque conduit une soupape limiteuse de pression. Les étranglements, entre les prises d'utilisation et la sortie vers le réservoir, sont de façon avantageuse respectivement reliés à la chambre (chambre du ressort) entre l'aimant et le tiroir, par un canal annulaire entre le corps et la cage, ainsi que par un trou axial dans la cage. Un étranglement est, de préférence, prévu dans le trou. Les étranglements entre les prises d'utilisation et la sortie vers le réservoir sont, de façon avantageuse, formés par la résistance hydraulique des conduites reliés à la sortie vers le réservoir par un rétrécissement de ces conduites. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit ci-après en relation avec la figure unique du dessin qui montre, en coupe, une vanne distributrice suivant l'invention. La vanne distributrice représentée 10 est une vanne distribu- trice proportionnelle à commande directe pour milieux liquides, par exemple de l'huile. La vanne distributrice comprend un corps 12 comportant un trou central passant de part en part dans lequel est montée de façon fixe, une cage 14, par exemple en l'emmanchant en face ou en la fixant autrement dans ledit trou. Dans cette cage 14, se trouve un tiroir 16 qui peut être déplacé axialement et qui peut être actionné et commandé, dans l'un ou l'autre sens, par des aimants 18, ou 20, par l'intermédiaire d'une tige-poussoir 22. Entre le corps 12 et l'aimant 18 est prévue une chambre de ressort 38 et, entre le corps 12 et l'aimant 20 est prévue une chambre de ressort 40, les deux chambres de ressort entrant, en ce qui concerne l'exemple de réalisation représenté, partiellement dans l'aimant et dans le corps. Dans la chambre de ressort 38 est monté un ressort à boudin 24 -35 et, dans la chambre de ressort 40 est monté un ressort à boudin 26, qui, par l'intermédiaire de coupelles de ressort, qui ne sont pas plus amplement décrites, tiennent le tiroir 16 en position de fermeture, montrée dans la figure. Le corps 12 est, en outre, pourvu d'une entrée d'admiission 30, de deux prises d'utilisation 32, 34 et d'une sortie vers le réservoir 36. Entre le corps 12 et la cage 14 sont prévus des canaux annulaires 42, 44, 46, 48 et 50, l'entrée d'admission 30 débouchant dans le canal annulaire 46, les prises d'utilisation 32, 34, respectivement dans les canaux annulaires 44, 48 et la sortie vers le réservoir 36 dans le canal annulaire 42. Le canal annulaire 50 est relié à la sortie vers réservoir par un trou 72. Chaque canal annulaire communique, par un trou transversal, avec l'une des trois chambres annulaires 56, qui sont prévues entre la paroi intérieure de la cage 14 et la tige 54 du tiroir 16. Entre la chambre annulaire 42 et la sortie vers le réservoir 36 est prévu un étranglement 70. De même, est prévu, entre la chambre annulaire 50 et la sortie vers le réservoir 36, un étranglement 66 qui est formé par le trou 72, c'est-à-dire, que la résistance hydraulique produite par le trou 72 sert d'étranglement pour la production de la pression dynamique sus-mentionnée. Il est bien entendu possible de prévoir également un étrangle- ment entre la chambre annulaire 50 et la sortie vers le réservoir 36, à la manière de l'étranglement 70, c'est-à-dire sous forme d'un rétrécissement de la conduite. D'autre part, il est également possible de réaliser l'étranglement entre la chambre annulaire 42 et la sortie vers le réservoir 36 et d'obtenir en conséquence, que la pression dynamique soit obtenue par la résistance hydraulique d'une conduite reliant la chambre annulaire 42 et la sortie vers le réservoir 36. A cet effet, il est, par exemple possible d'installer le raccord de réservoir, dans l'axe, au centre entre les chambres annulaires 42 et , de manière que les conduites respectives reliant les chambres annulaires 42, 50 à la sortie vers le réservoir présentent la même longueur et que l'effet d'étranglement dans ces dernières soit identique. En ce qui concerne l'exemple de réalisation représentée, la longueur, ainsi que le diamètre du trou 72 sont tels, que dans le trou 72 est créée la même différence de pression et donc le même effet d'étranglement que par l'étranglement 70. La chambre de ressort 38 est reliée à la chambre de ressort 40 par un trou 58, dans lequel se trouve un limiteur de pression 62. De même, la chambre de ressort 40 est reliée à la chambre de ressort 38 par un trou 60, dans lequel se trouve un limiteur de pression 64. En outre, la chambre de ressort 38 est reliée au canal annulaire 42 par un trou 66 dans la cage 14 et la chambre de ressort 40 est reliée au canal annulaire 50 par un trou 66 dans la cage 14. Chacun des trous 66 peut être muni d'un étranglement, non montré, afin de limiter le passage d'huile des canaux annulaires correspondants vers les chambres de ressort 38, 40. Le fonctionnement de la vanne distributrice conformément à l'invention est le suivant; Lorsque, par exemple, l'aimant 18 est excité, le tiroir 16 est, en regardant la figure, déplacé vers la droite par la tige 22, ce qui entraîne une compression correspondante du ressort 26. L'aimant 18 agit donc contre la force du ressort 26. Etant donné ce déplacement du tiroir 16, la conduite de liaison entre le canal annulaire 46 et le canal annulaire 48 et, en conséquence, entre l'entrée 30 et la prise d'utilisation 34, est plus ou moins ouverte, suivant l'excitation de l'aimant 18. De même, la conduite de liaison entre le canal annulaire 44 et le canal annulaire 42 et, en conséquence, entre la prise d'utilisation 32 et la sortie vers le réservoir, est ouverte de façon correspondante. L'huile sous pression passe donc de l'entrée 30 à la prise d'utilisation 34, alors qu'elle s'écoule de la prise d'utilisa- tion 32 vers la sortie de réservoir 36. La liaison entre le canal annulaire 46 et le canal annulaire 48 est établie au moyen des trous transversales 52 et la chambre annulaire 56. Au niveau de ce dernier se développent des forces d'écoulement axiales, qui s'exercent sur la section transversale de commande ou l'épaulement 74 du tiroir 16 et s'opposent à la force de l'aimant 18. L'aimant 18 doit donc surmonter cette force d'écoulement, en plus de la force du ressort 26. Dès que la somme de la force du ressort et de la force d'écoulement est égale à la force d'actionnement maximale admise de l'aimant 18, ce dernier est immobilisé et ne peut ouvrir davantage la vanne. On a expliqué ci-dessus, que lors du déplacement vers la droite, en regardant la figure, du tiroir 16 a également été ouverte la conduite entre le canal annulaire 44 et le canal annulaire 42, de façon que l'huile puisse s'écouler de la prise d'utilisation 32 vers la sortie du réservoir 36. Etant donné que, dans la conduite entre le canal annulaire 42 et la sortie vers le réservoir 36, est prévu un étranglement 70, une pression dynamique est produite dans le canal annulaire 42, qui est également efficace dans la chambre de ressort 26 12274 38, par l'intermédiaire du trou 66. Cette pression dynamique s'exerce sur la face gauche - en regardant la figure - du tiroir 16, dans le sens de l'actionnement de l'aimant 18, de façon qu'une force hydraulique soit produite, qui aide la force de l'aimant 18. La force de l'aimant 18 et cette force hydraulique agissent donc contre la force d'écoulement sus-mentionnée ainsi que contre la force du ressort 26, ce qui a ccmme conséquence, que la vanne peut être ouverte plus que cela ne serait possible sans cette force hydraulique. Ainsi, le débit peut être augmenté. Lors de cette commande, c'est-à-dire lors de l'actionnement de l'aimant 18, l'autre chambre annulaire 40 est relié au canal annulaire par l'intermédiaire du trou 66 et de ce fait à la prise d'utilisation par l'intermédiaire du trou 72. Cependant, étant donné qu'avec cette position de commande, l'huile ne passe pas par le trou 72, il n'y a pas de pression dynamique produite à cet endroit. La pression dans la chambre de ressort 40 correspond donc à la pression dans la sortie vers le réservoir 36. De ce fait, la différence de pression entre la chambre de ressort 38 et la chambre de ressort 40 correspond à la différence de pression entre le canal annulaire 42 et la sortie vers le réservoir 36. Dans le cas contraire, lorsque l'aimant 20 est excité et le tiroir 16 actionné dans la direction opposée, c'est-à-dire, à gauche - en regardant la figure -, c'est la conduite de liaison entre le raccord d'arrivée 30 et la prise d'utilisation 32, qui est ouverte, ainsi que la conduite de liaison entre la prise d'utilisation 34 et la sortie vers le réservoir 36, par l'intermédiaire du canal annulaire 50 et le trou 72. Les explications précédentes sont également valables, mais en sens inverse, pour cette commande, c'est-à-dire qu'une pression dynamique est produite dans la chambre de ressort 40, qui s'exerce sur la face droite du tiroir 16, produisant ainsi une force hydraulique, qui agit dans le sens de l'actionnement de l'aimant 20, et qui soutient la force magnétique de ce dernier. L'étranglement entre le canal annulaire 50 et la sortie vers le réservoir 36 est obtenu, en ce qui concerne la forme d'exécution représentée, par la résistance hydraulique du trou 72. Comme déjà mentionné ci-dessus, il est possible de prévoir au lieu de cela, un étranglement comme celui 70. Afin d'éviter, que la force hydraulique, qui aide la force de l'aimant, ne devienne plus grande que l'ensemble des forces d'écoule- ment et de ressort, la pression dans la chambre de ressort 38 est limitée par le limiteur 62, et la pression dans la chambre de ressort , par le limiteur de pression 64, c'est-à-dire, que, lorsque par exemple, la pression dans la chambre de ressort 38 dépasse la valeur réglée au limiteur de pression 62, ce dernier s'ouvre et laisse passer de l'huile de la chambre de ressort 38 vers la chambre de ressort 40. Inversement, lorsque la pression dynamique dans la chambre de ressort excède la pression réglée au limiteur de pression 64, ce dernier s'ouvre et laisse couler de l'huile de la chambre de ressort 40 vers la chambre de ressort 38. Ainsi est assuré qu'une force magnétique correspondante est toujours nécessaire pour actionner le tiroir 16. Revendications 1. Vanne distributrice, en particulier vanne distributrice propor- tionnelle à commande directe pour milieux liquides ou gazeux, comprenant un corps, une cage intégrée dans ce dernier et un tiroir pouvant être axialement déplacé dans la cage, la position respective du tiroir pouvant être commandée au moyen d'aimants, la vanne comprenant encore une prise de pression, par exemple deux prises d'utilisation et une sortie vers un réservoir, entre chacune des deux prises d'utilisation et la sortie vers le réservoir étant prévu un étranglement, afin de produire une pression dynamique exercée dans le sens de l'action sur la face respective du tiroir, pression qui aide la force de l'aimant actionné, caractérisé en ce que la chambre (38) située devant l'une des deux faces du tiroir (16) est relié à la chambre (40) située devant l'autre face du tiroir (16) par deux conduites (58, 60). 2. Vanne distributrice suivant revendication 1, caractérisée en ce qu'un limiteur de pression (62, 64) est monté dans chacune des deux conduites (58,60). 3. Vanne distributrice suivant la revendication 1 ou 2, caractéri- sée en ce que chaque étranglement (70 ou 72) est relié à la chambre (38 ou 40) entre l'aimant (18 ou 20) et le tiroir (16) par l'intermédiaire d'un canal annulaire (42 ou 50) entre le corps (12) et la cage (14) ainsi que par un trou axial (66) dans la cage (14). 4. Vanne distributrice suivant la revendication 3, caractérisée en ce qu'un étranglement est prévu dans le trou (66). 5. Vanne distributrice suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les étranglements sont formés par la résistance hydraulique des conduites (72), reliées à la sortie vers le réservoir (36) ou par un rétrécissement (70) dans ces conduits.