Brevet FR2618869A1 — publié le 19890203

La présente invention concerne des soupapes de réglage de fluide de refroidissement destinées aux laminoirs qui sont utilisés pour la réduction d'épaisseur des métaux et qui nécessitent la transmission d'un fluide de refroidissement pendant l'utilisation. Les dispositifs connus de ce type mettent en oeuvre de façon générale des soupapes de réglage à commande pilote, placées à distance et nécessitant un grand nombre de conduits de communication, disposés entre des soupapes pilotes et les soupapes de réglage de fluide de refroidis- sement, au point d'utilisation. Des brevets concernant les soupapes de réglage à commande pilote sont notamment les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 3 145 967, 3 159 374, 4 391 296, 3 380 358, 4 360 037, 4 387 739, 4 247 047 et 4 568 026. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 145 967 décrit un manchon élastique disposé autour d'un noyau placé dans un passage de circulation de fluide, et l'introduction d'air comprimé qui déforme le manchon de matière plastique vers l'intérieur, contre le noyau et ferme le passage de circulation de fluide. La pression de l'air comprimé est réglée par une électrovanne. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 159 374 décrit un diaphragme flexible disposé de manière qu'il intercepte un passage de circulation de fluide formé dans la soupape lorsqu'une pression est appliquée par un fluide d'un côté du diaphragme qui est ainsi déformé et ferme le passage. La pression du fluide utilisé pour la manoeuvre du diaphragme, est réglée par une électrovanne. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 -391 296 décrit une soupape ayant un obturateur qui se déplace par rapport à une position de fermeture d'un passage de circula- tion de fluide formé entre un canal d'entrée et un canal de sortie, l'obturateur étant repoussé en position de fermeture par un ressort et étant repoussé en position d'ouverture par un électro-aimant. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 880 358 décrit une soupape de réglage de fluide de refroidissement qui met en oeuvre un élément d'obturation repousse par un ressort en position de fermeture et un fluide de commande, par exemple de l'air, destiné à repousser l'élément d'obtu- ration d'ouverture. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 360 037 décrit un filtre à nettoyage automatique destiné à une électrovanne, mettant en oeuvre la pression d'un fluide pour le déplacement d'un diaphragme qui règle l'ouverture et la fermeture de la soupape. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 387 739 décrit un module de soupape destiné à un système numérique de réglage de fluide de refroidissement mettant en oeuvre un élément d'obturation rappelé par un électro-aimant, avec un ressort de rappel, de manière que la circulation d'un fluide de refroidissement dans un passage soit réglée. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 247 047 décrit un ensemble numérique de réglage de circulation d'un fluide de refroidissement par zones, comprenant plusieurs soupapes et ayant une configuration à plusieurs collecteurs, chaque obturateur étant commandé par un électroaimant et un ressort de rappel afin qu'un fluide de refroidissement soit transmis à une buse de pulvérisation. Enfin, ie brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 568 026 décrit une soupape de réglage de fluide de re- froidissement à commande pilote ayant un ensemble collec- teur, formant en combinaison un système à cartouches de soupapes ayant un élément d'obturation rappelé par un ressort et destiné à régler- un fluide de refroidissement transmis à une buse de pulvérisation,cormmnandées par une sou- pape à commande pilote qui est adjacente et disposée à l'intérieur et qui est commandée par un électro-aimant et un ressort de rappel. Ce dispositif permet la disposition de plusieurs ensembles à soupapes sous forme de cartouches qui peuvent être facilement remplacées, avec un configura- tion à plusieurs collecteurs, comprenant des connexions électriques et dans des conditions d'enveloppement total. L'invention permet la disposition du réglage de soupapes de fluide de refroidissement à l'emplacement d'utilisation, avec réduction du coût et de la complexité de l'installation et du temps de réparation normalement nécessaire du fait de la longueur des canalisations d'ali- mentation en air pilote des soupapes pilotes qui sont nor- malement placées à distance des soupapes de réglage de fluide de refroidissement qu'on rencontre habituellement dans les installations classiques de laminoirs. Un ensemble à plusieurs soupapes de réglage de fluide de refroidissement et à commande pilote, destiné à être utilisé dans les laminoirs, comporte une série de soupapes de réglage de fluide de refroidissement et des commandes pilotes associées destinées à être placées dans un seul ensemble, au point d'utilisation. Chacune des soupapes de réglage de fluide de refroidissement est com- mandée indépendamment par une soupape de commande pilote commandée par un électro-aimant et enfermée à proximité de chacune des soupapes de réglage de fluide de refroidis- sement. Les ensembles à soupapes ont un fonctionnement sûr et fiable dans des conditions difficiles et sales, grâce à l'isolement des organes de commande pilote et des soupapes de réglage dans un collecteur multiple à bottier segmenté. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe en élévation d'un en- semble collecteur et de soupapes associées de réglage de fluide de refroidissement; la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure I; et la figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 1. On se réfère à la figure 1 des dessins; un en- semble 10 à soupapes de réglage de fluide de refroidis- sement, à commande pilote, a une configuration de boîtier multiple 11 ayant des extrémités fermées opposées 12 déli- mitant une chambre 13 d'alimentation en air pilote, une chambre 14 de commande électrique et une chambre 15 d'ali- mentation en fluide de refroidissement. Des canaux 16 d'en- trée de fluide de refroidissement sont placés dans le boî- tier 11 à proximité de la chambre 15 d'alimentation en fluide de refroidissement et en communication avec celle-ci. Plusieurs organes 17 d'un corps sont fixés de manière étanche à un côté ouvert du boîtier 11 et portent plusieurs soupapes 18 de réglage de fluide de refroidissement, dans des ouvertures espacées.19 qui y sont formées. Chacune des soupapes 18 de réglage de fluide de refroidissement comporte un corps cylindrique 20 de soupape ayant plusieurs ouver- tures 21 qui y sont formées. Ces ouvertures 21, dans chaque corps 20, délimitent des passages de fluide de refroidis- sement vers les soupapes 18. Un passage 22 d'air pilote et un passage 23 d'évacuation d'air partent de l'intérieur du corps cylindrique 20 de soupape vers des ouvertures 24 et respectivement, un joint torique 26 d'étanchéité étant placé autour de chaque ouverture 24. Un organe 27 de fermeture est fixé de manière étanche, grâce à la présence d'un joint torique 28, dans une extrémité ouverte du corps cylindrique 20, en face des ouvertures 24 et 25, et il dé- limite une chambre 29 de commande d'air pilote. Une zone 30 de diamètre interne réduit, formée dans la chambre 29 de commande d'air pilote, contient un obturateur mobile 31 dis- posé partiellement à l'intérieur. Cet obturateur 31 a une extrémité conique 32 qui comporte une gorge annulaire et un organe annulaire 33 d'étanchéité, dans la zone de diamètre réduit 30, et a une partie plus grande 34 à l'ex- trémité opposée, placée dans la chambre 29 de commande d'air pilote. Un organe annulaire secondaire 35 d'étanchéité est placé sur la partie plus grosse 34 de l'extrémité et sépare la chambre 29 d'air pilote entre une entrée 36 d'air pilote et une sortie d'évacuation 37. Un embout annu- laire 38 de réduction est vissé à l'extrémité ouverte op- posée du corps cylindrique 20 et a un organe 39 d'étanchéité adjacent à une première extrémité. Cet embout délimite un passage 40 de fluide de refroidissement et une partie d'un siège 41 d'obturateur dont la plus grande partie se trouve dans le corps adjacent 20 de la soupape. On se réfère maintenant à la chambre 13 d'alimenta- tion en air pilote. Une sortie 42 est formée dans l'organe 17 du corps et communique avec un conduit 42' d'air pilote formé dans un corps 43 de montage de soupape pilote qui coopère de façon étanche avec l'organe 17, comme mieux représenté sur la figure 2 des dessins. Ce corps 43 de montage de soupape pilote a aussi un passage 44 de fils qui est parallèle au conduit 42' d'air pilote et espacé par rapport à celui-ci. Deux cavités alignées longitudinalement et espacées pénètrent dans le corps 43 de montage de soupape pilote et recoupent le passage 44 et chacune des chambres 46 de soupape pilote. Un passage 47 assure la communication entre la chambre 46 et le passage 22 d'air pilote dans le corps 20 comme décrit dans la suite. Des soupapes pilotes 48 sont placées dans les chambres 46 et comportent chacune un plongeur 49 d'électro-aimant qui est disposé afin qu'il- puisse se déplacer dans un manchon 50 qui délimite une partie de la chambre 46 de soupape pilote, ce manchon 50 étant positionné dans une bobine 51 de l'électro-aimant qui est enrobée dans une résine convenable 52 qui maintient l'enroulement 51 dans la cavité 45 qui recoupe le conduit d'air pilote 42'. Le manchon 50 a un passage 53 disposé à son extrémité opposée à la chambre 46 et communiquant avec l'atmosphère. On se réfère à la figure 2; on note que le plongeur 49 se déplace vers la droite lorsque la bobine 51 est excitée. Un joint placé à l'extrémité opposée du plon- geur 49-vient au contact d'une ouverture du siège 54 de la soupape pilote et la ferme lorsque la bobine 51 est désexci- tée et un ressort 55 repousse le plongeur 49 vers la gauche comme représenté sur la figure 2 pour celle des deux soupapes pilotes qui est représentée en bas. Lors du fonctionnement, pendant cette opération, la pression de l'air est transmise par la chambre 46, le passage 47 et le passage d'air 22, par l'intermédiaire de l'entrée 36, à la chambre 29 de commande d'air pilote et repousse l'obturateur 31 vers l'avant malgré la pression exercée par le fluide de refroidissement circulant par les ouvertures 21 formées dans le corps 20 si bien que le cou- rant de fluide de refroidissement n'est plus transmis à une buse 56 formée dans un ensemble 57 constituant une plaque à buses, par un passage 59 de fluide, formé dans le corps 43. L'ensemble formant la plaque à buses est fixé sur le corps 43 de montage des soupapes par des organes de fixation ou vis 58. Un joint torique 60 est placé autour de chacune des buses 57 et assure l'étanchéité au niveau de la plaque à buses. Lorsque la bobine 41 de l'électro-aimant n'est plus alimentée, le plongeur 49, repoussé par le ressort 55, vient en coopération avec le siège 54 de la soupape pilote comme décrit précédemment et supprime la transmission de la pression appliquée à l'élément 31 d'obturation. La pression du fluide de refroidissement repousse l'obturateur 31 vers l'arrière, dans la chambre 29 et permet au fluide de refroidissement de s'écouler vers les buses 56 de pulvérisation. La bobine 51 de l'électro-aimant est comman- dée par un circuit électrique de commande par l'intermé- diaire de fils 61 disposés entre un connecteur électrique multiple 62 représenté sur les figures1 et 2 et ayant un câble 63 passant dans la chambre 14 de commande électrique. Le passage 44 des fils de commande a une section plus grande comme l'indique la référence 64, recoupant un passage secon- daire perpendiculaire formé dans la plaque 43 de montage et dans lequel est disposé le connecteur électrique multiple 62. Chacune des soupapes 48 de commande pilote et des pas- sages 44 de fils associés contient une résine époxyde R enrobant les différents éléments et les fils dans la plaque 43 de montage de soupapes pilotes. On se réfère maintenant à la figure 3; les cavités ont des passages adjacents 66 de mise à l'atmosphère qui sont alignés sur les passages 23. Les bobines 51 des électro-aimants qui sont main- tenues en place et de manière étanche par la résine époxyde, sont protégées contre les détériorations qui peuvent être duesà l'atmosphère contaminée dans laquelle travaille l'en- semble à soupapes. Les bobines 51 des électro-aimants sont destinées à fonctionner avec une tension continue de 24 V et a consommer au maximum 0,30 A. Les plongeurs 49 et les bobines 51 sont réalisés de manière qu'ils puissent fonc- tionner de manière satisfaisante à 85 % de la tension indi- quée et ils nécessitent donc une faible quantité d'énergie et permettent un perfectionnement notable du dispositif, lorsqu'il est commandé par des signaux automatiques ou des signaux manuels. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux soupapes à commande pilote qui viennent d'être décrites uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'inven- tion. 26 1 8869 REVENDICATIONS 1. Ensemble à soupapes de réglage de fluide de refroidissement à commande pilote, disposé dans un collec- teur et destiné à transmettre un fluide de refroidissement sous pression, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs soupapes (18) de réglage de fluide de refroidissement cons- tituant des ensembles amovibles placés dans un corps ayant des ouvertures et fermant le collecteur, des soupapes indé- pendantes (48) de commande pilote disposées dans une plaque de montage de soupapes pilotes fixée à distance contre le corps ayant des ouvertures, chacun des ensembles (18) à soupapes de réglage de fluide de refroidissement ayant un corps cylindrique (20) comprenant des ouvertures formées vers l'intérieur par rapport à une première extré- mité, une chambre (29) d'air pilote formée dans le corps cylindrique, un obturateur (34) disposé afin qu'il soit mobile dans la chambre d'air pilote, un siège (32) formé dans le corps, un dispositif (27) de fermeture d'une extrémité du corps, un dispositif d'étanchéité (33) placé sur l'obturateur, un passage (22) d'air pilote et -un passage (23) d'évacuation d'air formés dans le corps (20) et communiquant avec les soupapes de commande pilote et l'atmosphère respectivement, une chambre de fluide de refroidissement formée dans le collecteur (15), des ouver- tures (21) assurant la communication avec la chambre (15) de fluide de refroidissement, une bobine (51) d'électro- aimant incorporée à la soupape de commande pilote et destinée à déplacer un plongeur (49) lorsqu'elle est excitée, des éléments secondaires d'obturation placés à l'extrémité du plongeur, une chambre (13) d'alimentation en air pilote formée dans le collecteur, un dispositif (42') assurant la communication entre la soupape de commande pi- lote et la chambre d'alimentation en air pilote, des passages opposés communiquant avec la chambre d'air pilote de manière que l'obturateur reste fermé contre le siège - et empêche la circulation du fluide de refroidissement lors- que la bobine d'électro-aimant n'est pas excitée, un ressort (55) destiné à déplacer le plongeur afin qu'il ferme le passage d'air pilote si bien que la pression du fluide de refroidissement déplace l'obturateur qui transmet du fluide de refroidissement à un dispositif de pulvérisation (56) qui communique avec la soupape d'alimentation en fluide de refroidissement, et un circuit électrique relié à la bobine de l'électro-aimant afin qu'elle soit excitée. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le passage d'air pilote formé dans le corps cylindrique (20) communique avec la soupape de commande (48) par l'intermédiaire de la plaque de montage de soupapes de commande pilote.- 3. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif destiné à fermer la première extrémité du corps (20) de soupape a ouvertures comporte un organe annulaire (27) de fermeture qui coopère avec lui. 4. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité (33) porté par l'obtu- rateur comprend des joints toriques. 5. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que des conducteurs électriques qui sont reliés aux bobines (51) d'électroaimants sont disposés dans un passage (44) formé dans le corps de soupapes pilotes, des organes de connexion électrique étant disposés dans le corps afin qu'ils coopèrent avec les conducteurs électri- ques, ces passages et une cavité du corps des soupapes pilotes étant remplis d'une résine époxyde.