Brevet FR2621972A1 — publié le 19890421

Des dispositifs d'encliquetage de tiroirs de valves, destinés à des valves à tiroir dont les positions sont commandées a la main, existent depuis les débuts des vannes ou valves hydrauliques. L'art antérieur comprend une large diversité de moyens à ressort pour rappeler une bille contre un bossage ou dans une gorge, comme décrit, par exemple, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 3 602 245. La plupart de ces procédés de l'art antérieur utilisent une certaine forme de ressort hélicoïdal de compression qui repousse la bille directement dans l'élément d'arrêt ou au moyen d'une came comme illustré, à titre d'exemple, sur les figures 4 à 7 du brevet précité. L'utilisation d'un ressort en forme de C plutôt qu'un ressort hélicoidal existe dans l'art antérieur comme décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique Né 3 218 882 et N 3 608 586. Le dernier brevet cité utilise un ressort en forme de C placé sur deux patins de frottement pour appliquer une force de retenue constante sur le tiroir de valve, plutôt qu'une structure d'encli- quetage. Le brevet NI 3 218 882 précité utilise un ressort plat, en forme de C, pour rappeler des billes constamment vers l'extérieur contre une gorge d'encliquetage ou d'arrêt. L'invention concerne une structure très simplifiée et peu coûteuse d'encliquetage qui n'applique aucune force de retenue sur le tiroir, à l'exception du point de contact avec les moyens d'arrêt ou les bossages. Tous les brevets précités produisent une force constante de retenue sur le tiroir entre les positions d'encliquetage, laquelle force diminue la commande du tiroir dans des modes de dosage précis, ainsi que par ailleurs. Avec la structure d'encliquetage selon l'invention, aucune force de ressort n'est transmise à la surface du tiroir, sauf au moment de l'enclenchement avec le bossage, ce qui minimise 1'impor- tance de la retenue exercée sur le tiroir et diminue les risques de coincement du tiroir. Ce concept est rendu possible du fait que la force du ressort en forme de C est supportée par le manchon du dispositif d'encliquetage. Le moyen à bossage situé sur le tiroir de la valve ou sur le manchon fixe est habituellement formé par une opération d'usinage et il doit ensuite être durci pour faire face au problème d'usure posé par les billes dures. La réalisation simplifiée de l'anneau de retenue en fil métallique selon l'invention élimine la nécessité d'un durcissement, car l'anneau de retenue, lui-même, est déjà durci pendant son traitement normal de fabrication. La suppression de cette étape de traitement thermique constitue un facteur de coût important dans la conception du dispositif d'encliquetage. La force d'encliquetage ou d'arrêt produite par l'anneau en forme de C peut être ajustée par le positionne- ment du ressort en C longitudinalement par rapport à son point de contact avec les billes. La gorge annulaire située dans le manchon d'encliquetage est suffisamment large pour permettre un mouvement longitudinal du ressort en C, tout en ajustant la position des anneaux d'entretoisement de part et d'autre du ressort en C. Lorsque le ressort en C est décentré par rapport au point de contact des billes, il se déforme -en une configuration conique plutôt que de prendre une forme cylindrique avec une force de ressort très réduite. Dans la structure d'encliquetage de la présente invention, les seules pièces qui exigent un traitement thermique de durcissement sont le ressort en C, les billes et l'anneau de retenue en fil métallique, toutes ces pièces étant durcies & l'avance dans leur procédé de fabrication, ce qui entraîne une réduction sensible du coût. Une configuration modifiée de la présente invention consiste à utiliser un capot anti-poussière en matière plastique pour constituer le moyen à ressort lui- même dans des configurations de valves ne comportant pas de - ressorts de centrage sur le tiroir. La conception du dispositif d'encliquetage ou d'arrêt selon l'invention est très insensible aux défauts d'alignement du tiroir et du manchon d'encliquetage en raison du jeu important entre le diamètre extérieur du bossage du tiroir et le diamètre intérieur du manchon d'encliquetage. Le bossage peut être configuré de façon que la force maximale d'encliquetage se produise lorsque le ressort en C est dévié & l'écart du manchon d'encliquetage et ne le touche pas. Par conséquent, la concentricité du manchon d'encliquetage dans l'aligne- ment avec le tiroir a très peu d'effet sur la force d'encliquetage. Un objet de l'invention est donc de proposer une structure d'encliquetage perfectionnée pour tiroir de valve qui est de réalisation simple, peu coûteuse, tout en étant insensible au problème de concentricité entre le tiroir et le boîtier. Un autre objet de l'invention est de proposer une structure d'encliquetage de tiroir de valve qui élimine l'exigence d'une cémentation des bossages. Un autre objet de l'invention est de proposer une structure d'encliquetage de tiroir de valve qui réduit la force de retenue exercée sur le tiroir pour améliorer le dosage et la commande du tiroir. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lequel: la figure i est une coupe longitudinale de certaines parties d'une valve à tiroir et de la structure d'encliquetage associée, conforme à l'invention; la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe partielle similaire à la figure 1, montrant le ressort en C dans une position différente; la figure 4 est une vue en coupe partielle similaire à la figure 3, montrant une variante du ressort en C; et la figure 5 est une vue en coupe partielle, similaire à la figure 3, montrant une autre variante du mécanisme à ressort selon l'invention. En référence à la figure 1, la structure d'encliquetage selon l'invention est représentée reliée à un corps de valve classique 10 qui comprend un tiroir de valve classique 12 s'étendant dans un alésage 18. Les parties de commande d'écoulement du tiroir et les cavités adjacentes du corps de la valve ne sont pas représentées, car elles n'entrent pas dans le cadre de l'invention et sont d'un type bien connu dans l'art antérieur. Le tiroir 12 de valve comprend une partie intérieure 14 qui n'est pas représentée en détail, reliée à une partie extérieure 16 qui comporte un ressort 28 de centrage et la structure d'encliquetage ou d'arrêt décrite ci-après. L'extrémité opposée du tiroir 12 de valve, qui n'est pas représentée, est positionnée à la main au moyen d'un certain type de poignée qui n'entre pas dans le cadre de l'invention. Le tiroir 12 de la valve coulisse longi- tudinalement dans l'alésage 18 du corps de valve entre ses diverses positions qui peuvent comprendre une ou plusieurs positions encliquetées suivant les exigences de la conception de la valve. La partie extérieure 16 porte un ressort 28 de compression de centrage qui est d'une conception bien connue et couramment utilisée dans les types de valves à tiroir. Des ressorts de centrage rappellent le tiroir vers une position centrale neutre, à partir des positions situées a droite ou à gauche de la position neutre montrée sur la figure 1. Par exemple, si le tiroir 12 est déplacé vers la gauche, un manchon 22 d'entretoisement, fixé au corps 10 de la valve, commence à comprimer le ressort 28 par l'intermédiaire d'une rondelle annulaire 24, tandis qu'un épaulement extérieur 32 situé sur le tiroir comprime le ressort à partir de l'extrémité opposée par l'inter- médiaire d'une rondelle annulaire 26. Ceci produit un rappel vers la droite sur le tiroir jusqu'à ce qu'il revienne dans sa position de la figure 1 qui est limitée par un épaulement 21 du manchon. Le mécanisme d'encli- quetage ou d'arrêt selon l'invention fonctionne aussi bien sur un tiroir de valve dépourvu du mécanisme à ressort de centrage venant d'être décrit. Une surface cylindrique 48, formée sur l'extrémité extérieure de la partie extérieure 16, porte des moyens à bossages destinés à maintenir le tiroir dans la position encliquetée. Les moyens à bossages selon l'invention comprennent un anneau 52 de retenue formé d'un fil métallique, disposé dans une gorge circonférentielle 50 usinée dans la surface 48. Un second moyen à bossage 60, qui est du type classique des bossages utilisés dans l'art antérieur, est représenté à l'extrémité de droite de la surface cylindrique 48. Le bossage 60 est formé lors de l'usinage de la surface cylindrique 48 et il nécessite un traitement thermique afin de pouvoir supporter l'usure produite par les billes 40, plus dures, lorsqu'elles se déplacent sur lui. L'anneau 52 de retenue en fil métallique est un anneau en forme de C, comme montré sur la figure 2, et il est fabriqué avec une dureté suffisante pour ne pas nécessiter un traitement thermique. Le mécanisme d'encliquetage comprend un manchon 20 qui est monté par vissage sur le corps 10 de la valve. Le manchon 20 présente plusieurs trous 38 espacés radialement, tous situés dans un plan commun comme on peut mieux le voir sur la figure 2. Les trous 38 contiennent six billes d'acier 40 qui coulissent librement dans les deux sens à l'intérieur de leurs trous respectifs. La circon- férence extérieure du manchon 20 présente, au voisinage des trous 38, une gorge annulaire 42 destinée à recevoir un ressort 44 en forme de C. La gorge 42 contient la totalité des trous 38 à leur débouché au diamètre extérieur du manchon 20. Le ressort 44 est d'une section transversale plate, d'une largeur inférieure à la largeur de la gorge 42. L'espace restant dans la gorge 42 est rempli de plusieurs anneaux d'entretoisement 46 qui permettent au ressort 44 de se déplacer longitudinalement par rapport à la position des billes d'encliquetage 40. La figure 3 illustre les anneaux d'entretoisement 46 sur le côté gauche du ressort 44, de manière que le point de contact des billes 40 d'encliquetage soit approximativement le bord du ressort 44. Dans cette position, lorsque les billes sont déplacées à force vers l'extérieur, le ressort 44 en C est déformé en une configuration en cône plutôt que dans la configuration cylindrique qu'il prend lorsque ce ressort 44 est centré sur les billes 40, comme montré sur la figure -1. En déplaçant longitudinalement le ressort 44 par rapport aux billes 40, on peut faire varier la force du ressort, la force minimale étant obtenue lorsque le ressort 44 est décalé vers le côté comme illustré sur la figure 3. La gorge 42 pourrait être plus large afin que le ressort puisse être davantage décalé à partir de son point de contact avec les billes 40 et qu'une force de ressort encore plus faible soit obtenue. La figure 4 illustre une variante de la conception du ressort en forme de C, dans laquelle le ressort 58 est d'une section transversale ronde et est engagé dans une gorge circonférentielle étroite 56 passant au centre de chaque trou 38. La gorge 56 est suffisamment peu profonde pour que le ressort n'exerce aucune force sur les billes 40' ou, par suite, sur la surface cylindrique 48. Ceci empêche les moyens d'encliquetage d'exercer une force quelconque de retenue sur le tiroir 12 jusqu'à ce que les billes 40' portent contre les bossages. On peut faire varier la résistance du ressort 58 en C en jouant sur son diamètre et sur la matière le constituant. La figure 5 représente une autre forme de réalisation de moyens à ressort dans laquelle un manchon d'encliquetage 20" est enveloppé d'un couvercle anti- poussière 54 en matière plastique qui, lui-même, se comporte à la manière d'un ressort lorsque la bille 40" est poussée vers l'extérieur en passant sur un bossage. L'utilisation du couvercle 54 en matière plastique en tant que ressort n'est pas possible avec des valves utilisant des ressorts de centrage, car la charge exercée par le ressort de centrage, dans la position encliquetée, provoquerait un fluage à froid de la matière plastique. On décrira à présent le fonctionnement du dispositif d'encliquetage. Le tiroir 12 de la valve étant dans la position montrée sur la figure 1, le ressort 44 en C n'exerce aucune force transmise au tiroir de la valve, car la charge du ressort est portée par le manchon 20 et les billes 40 établissent un jeu approprié entre le diamètre intérieur du ressort 44 et la surface 48 du tiroir. Le tiroir de la valve peut prendre diverses positions de travail à peu de distance des positions encliquetées, positions dans lesquelles la structure d'encliquetage n'exerce aucune force de retenue sur le tiroir, du fait de l'ajustement libre mentionné précédem- ment. Lorsque le tiroir 12 de la valve est déplacée vers la droite, le ressort 44 en C n'est pas déformé jusqu'à ce que l'anneau 52 en fil métallique vienne en contact avec les billes 40, les repoussant vers l'extérieur pour les faire porter contre le ressort 44 en C. Une fois que l'anneau 52 franchit le centre des billes 40, le tiroir 12 est maintenu dans sa position encliquetée jusqu'à ce qu'une force plus grande soit appliquée vers la gauche. La force résistante du ressort 44 en C peut être modifiée par un coulissement longitudinal de ce ressort 44 vers la droite ou vers la gauche par rapport à son plan de contact avec les billes 40. Six billes 40 d'encliquetage sont prévues, car le ressort 44 en C présente une zone ouverte qui pourrait, à un certain moment, recevoir l'une des billes. Avec cinq billes d'encliquetage encore en fonctionnement, le mécanisme d'encliquetage et sa force de déformation restent sensible- ment inchangés. Dans la forme de réalisation de la figure 5, la force de maintien qui retient le tiroir 12 dans sa position encliquetée est produite par la déformation du couvercle anti-poussière 54 en matière plastique, car les six billes " sont toutes repoussées vers l'extérieur contre le couvercle 54. L'utilisation du couvercle 54 en tant que ressort présente évidemment certaines limitations en ce qui concerne la gamme des températures et la longévité de la force de maintien en raison des caractéristiques de la matière plastique. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif d'encliquetage décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, les ressorts en forme de C, qui sont plats et ronds, et les anneaux de retenue en fil métallique peuvent tous être formés & partir d'une large diversité d'aciers actuellement disponibles sur le marché, qui présentent la force de ressort ou la dureté nécessaire à la conception de la valve. 262 1 972 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'encliquetage pour tiroir de valve, caractérisé en ce qu'il comporte un corps (10) de valve ayant un premier alésage (18), un tiroir (12) de valve pouvant coulisser dans le premier alésage et comportant des parties intérieure (14) et extérieure (16), la force de manoeuvre de la valve étant appliquée à la partie intérieure du tiroir, un ensemble d'encliquetage entourant la partie extérieure du tiroir et comprenant un manchon (20) relié au corps et présentant plusieurs trous (38) espacés radialement et situés dans un plan commun, plusieurs billes (40) logées dans les trous du manchon, un ressort (44) en forme de C disposé sur le côté extérieur du manchon et recouvrant chacun des trous radiaux du manchon, la partie extérieure du tiroir présentant une surface cylindrique (48) passant par ledit plan et comprenant des moyens à bossages circonférentiels (52, 60) faisant saillie vers l'extérieur, qui portent contre les billes et le ressort en C lorsque ces moyens à bossages approchent dudit plan. 2. Dispositif d'encliquetage selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que les moyens à bossages comprennent un anneau (52) en fil métallique durci, logé dans une gorge circonférentielle (50) qui est ménagée dans la surface cylindrique. 3. Dispositif d'encliquetage selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que les moyens à bossages comprennent un anneau en forme de C (52), en fil métallique durci, logé dans une gorge circonférentielle (50) ménagée dans la surface cylindrique. 4. Dispositif d'encliquetage selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que le manchon de l'ensemble d'encliquetage présente une gorge annulaire (42) destinée & recevoir le ressort en forme de C et d'une largeur, dans la direction longitudinale, supérieure à celle du ressort en C, l'ensemble d'encliquetage comprenant en outre des moyens d'entretoisement (46) pouvant être insérés dans la gorge annulaire de chaque côté du ressort en C pour déplacer la position de ce ressort en C par rapport au point de contact avec les billes afin que la force du ressort puisse être modifiée. 5. Dispositif d'encliquetage selon la reven- dication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un couvercle élastique antipoussière (54) placé au-dessus du manchon de l'ensemble d'encliquetage & la place du ressort en forme de C, lequel couvercle se comporte & la manière d'un ressort destiné à retenir les billes à l'intérieur du manchon. 6. Dispositif d'encliquetage selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que les billes, le manchon et le ressort en C sont dimensionnés de façon que les billes ne soient soumises à aucune charge de ressort, sauf lorsque le bossage vient en contact avec lesdites billes. 7. Dispositif d'encliquetage selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que le ressort (44) en forme de C présente une section transversale plate d'une largeur importante, le dispositif comprenant en outre une gorge annulaire (42) située dans la surface cylindrique du tiroir et dont la largeur est supérieure à celle du ressort en forme de C qui est lui-même inséré dans la gorge, de façon que la force du ressort sur les billes puisse être modifiée par un déplacement du ressort longitudinalement par rapport aux billes. 8. Dispositif d'encliquetage selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que le ressort (58) en forme de C est de section transversale ronde, le dispositif comprenant en outre une gorge annulaire (56) ménagée dans la surface cylindrique du tiroir, approximativement dans ledit plan commun, pour recevoir le ressort en forme de C, la largeur de la gorge annulaire étant inférieure au diamètre des billes. 9. Dispositif d'encliquetage selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que le ressort (44) en forme de C est d'une section transversale plate et d'une largeur importante, le dispositif comprenant en outre une gorge annulaire (42) ménagée dans la surface cylindrique du tiroir pour recevoir le ressort en forme de C, la largeur de la gorge annulaire étant supérieure à celle du ressort en forme de C, et des moyens d'entretoisement (46) pouvant être insérés dans la gorge annulaire de chaque côté du 0 ressort pour positionner ce dernier. 10. Dispositif d'encliquetage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble d'encli- quetage comporte entre quatre et six trous et billes.