Brevet FR2634269A1 — publié le 19900119

-1 - Soupape électromagnétique La présente invention concerne une soupape électromagnétique avec une cage de soupape, en particulier en matière synthétique, un poussoir de soupape mu à l'aide d'un électro-aimant, une tête de soupape et un siège de soupape concentrique au poussoir. Des soupapes électromagnétiques sont connues. Dans celles-ci, un poussoir est mu par une armature alimentée électromagnétiquement. Une tête de soupape élastique reliée au poussoir s'applique sur la surface d'étanchéité du siège de soupape. Dans ces modes de réalisation connus, le siège de soupape fait partie d'une cage monobloc. Le siège de soupape lui-même devant être résistant à l'usure, l'ensemble de la cage de soupape doit être réalisé en un matériau de qualité supérieure ce qui élève fortement le coût d'une telle soupape. De plus une cage de soupape spécifique est nécessaire pour chaque portée nominale de siège de soupape. De par la configuration du siège de soupape dans la cage monobloc, la soupape au repos peut être soit en position ouverte, soit en position fermée, une inversion n'étant cependant pas possible, celle-ci nécessitant un façonnage nouveau de la cage toute entière. Dans les soupapes d'arrêt avec une tige de soupape filetée à l'une de ses extrémités, prévue pour un actionnement à la main de la fermeture de la soupape, il est connu (DE-OS 28 03 883) de monter la cage en deux parties entre lesquelles un siège de soupape agencé sous forme de rondelle est repris dans un évidement. Ce type de montage de soupape permet un montage simple et, compte tenu de la structure symétrique du siège et de l'évidement il est possible de tourner une partie de la cage de soupape par rapport à l'autre pour modifier l'angle d'affluence et d'écoulement. Une -2- possibilité pour réaliser d'autres portées nominales ou de prévoir une série de soupapes avec les mêmes parties de cage n'est pas prévue. Le but de l'invention est d'éviter les inconvénients soupapes électromagnétiques connues mentionnés ci-dessus et plus particulièrement de créer une soupape électromagnétique en matière synthétique dont la fabrication soit simplifiée par rapport aux réalisations connues. Ce but de l'invention est atteint dans une soupape électromagnétique du type de celui mentionné au début du texte, caractérisée par le fait que la cage de soupape est agencée en plusieurs parties et le siège de soupape en un corps monobloc indépendant et que le corps du siège de soupape est de forme annulaire et présente une collerette circonférentielle, plate des deux côtés, par laquelle il est bloqué entre les deux parties de cage de telle manière que le contour externe du corps du siège de soupape soit visible de l'extérieur entre les parties de cage, au moins partiellement. Ces caractéristiques permettent, par exemple en cas d'usure, de changer le corps du siège de soupape sans qu'une nouvelle cage soit, dans ce cas, nécessaire. De plus, la réalisation du siège de soupape sous forme indépendante permet de fabriquer la cage en un matériau bon marché et de ne façonner que le corps du siège de soupape dans un matériau résistant à l'usure et de qualité supérieure. Par ailleurs, il est. possible de monter différentes portées nominales du corps du siège de soupape dans une cage de taille unique et d'éviter ainsi des frais pour le façonnage de différentes cages. Du fait de la disposition du siège de soupape sous forme indépendante la surface d'étanchéité du corps du siège de soupape peut être placée aussi bien dans la direction de l'écoulement du fluide qu'en direction opposée à cet écoulement par simple retournement du corps: l'on crée ainsi une soupape qui, au repos, est soit ouverte, soit fermée. -3- Il est ici avantageux que le corps du siège de soupape soit agencé sous forme annulaire et présente une collerette circonférentielle par laquelle il est emprisonné entre les deux parties de la cage. Les deux parties de la cage peuvent, par exemple, être reliées l'une à l'autre par des écrous, bloquant la collerette entre elles. Ceci garantit une possibilité de séparation simple de la cage ainsi qu'une possibilité de remplacement sans problème du corps du siège de soupape. L'agencement sous forme de corps annulaire est aventageux car un anneau peut aisément être tenu entre les parties de la cage. De plus, l'anneau peut présenter une collerette circonférentielle avec un contour externe carré, adapté à la cage ainsi qu'une ouverture d'écouleMent circulaire. D'une manière appropriée, la collerette circonférentielle est ici configurée de la même manière des deux c8tés pour permettre un simple retournement du corps du siège de soupape et remplir ainsi la fonction aussi bien d'une soupape ouverte que fermée, à l'état de repos. Un autre mode de réalisation de la solution conforme à l'invention prévoit d'une manière appropriée de fabriquer le corps du siège de soupape en un matériau synthétique de qualité supérieure. Du polyacetal ou du polysulfone peut, par exemple, être utilisé en tant que matériau synthétique de qualité supérieure. Ceci garantit une haute résistance à l'usure du siège de soupape et, par conséquent, une longue durée de vie de la soupape. Il est par ailleurs prévu de manière avantageuse de fabriquer les parties de cage en un matériau synthétique plus économique. Il est suffisant de réaliser la cage de soupape en polypropylène ou en ABS ce qui réduit de manière importante son coût. Un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention prévoit à la partie supérieure et à la partie inférieure du siège de soupape annulaire des lèvres -4- d'étanchéité circonférentielles externes qui s'appliquent à la paroi interne de la cage de soupape par la surpression dans la cage et par leur propre élasticité rendant ainsi étanche la cage aux points de liaison entre les deux parties de cage. Un perfectionnement de l'invention prévoit en outre de réaliser différentes portées nominales du siège de soupape annulaire dans des couleurs différentes les unes des autres. Ceci permet de reconnaître la portée nominale du siège de soupape de l'extérieur. Finalement, il est également possible de pourvoir la collerette du siège de soupape annulaire, à sa partie extérieure, d'une saillie indiquant vers l'extérieur la direction de montage du siège annulaire et permettant, en relation avec des signes distinctifs apposés sur les parties de la cage, de reconnattre de l'extérieur le mode de fonctionnement de la soupape électromagnétique. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention résultent des sous-revendications. Un mode de réalisation préféré de la solution selon l'invention sera présenté dans ce qui suit et décrit au moyen des dessins. La figure 1 est une représentation agrandie d'une coupe verticale d'une soupape électromagnétique selon l'invention. La figure 2 est une vue de c8té d'une soupape selon l'invention, conformément à la figure 1 mais avec un électro-aimant. La figure 3 est une représentation en coupe, agrandie, d'un autre mode de réalisation d'un corps de siège de soupape selon l'invention. -5- Il ressort des figures 1 et 2 qu'un bottier pour la bobine électromagnétique (9) avec les connexions (11) nécessaires est monté sur la cage (1) d'une soupape électromagnétique. L'électro-aimant peut être alimenté en courant de telle sorte que des lignes de force magnétique s'étendent entre le p8le (8) et l'armature(13) et agissent sur l'armature réalisée en un matériau magnétique, laquelle est guidée dans un manchon de guidage (19), pour la tirer vers le haut. L'armature (13) est reliée à un poussoir (6) guidé, en vue d'assister le guidage vertical, par une broche (14) fixé dans la cage (2). Une tête de soupape (7), réalisée par exemple en élastomère, est diposée sur le poussoir de soupape (6) concentriquement à son axe. Au repos, l'ensemble armature-poussoir est maintenu dans une certaine position au moyen de ressorts (15 ou 16). De plus, les ressorts (15 ou 16) servent à assister le rappel. Pour éviter le bruit de commutation au moment de l'alimentation en courant, un amortisseur (17) en un matériau élastique est prévu sur l'armature (13) et coopère avec une contre-pièce (18). La cage (1, 2) de la soupape est réalisée en deux parties. Conformément à la figure 1, l'entrée du fluide est prévue dans la cage (2) en bas, à droite et sa sortie est visible dans la cage (1) en haut à gauche. Il en résulte ainsi une direction d'écoulement selon la direction de la flèche, de droite à gauche, c'est-à-dire,.dans la région du corps du siège de soupape (3), de bas en haut. Si, dans la soupape représentée, la partie magnétique est excitée, l'armature (13) est tirée vers le haut et la tête de soupape (7) vient d'abord s'appliquer sur la surface d'étanchéité (12) du corps du siège de soupape par les bords d'étanchéité inclinés (22), arrêtant ainsi l'écoulement du fluide. Le corps du siège de soupape (3) est réalisé sous forme essentiellement annulaire et présente, à sa périphérie une collerette (21) circonférentielle adaptée au contour extérieur carré de la cage (1, 2). Les bords d'étanchéité (22) s'étendant de manière circonférentielle et -6- en biais garantissent déjà lors d'une légère application de la tête de soupape (7) une fonction d'étanchéité parfaite. Le corps du siège de soupape (3) est réalisé en matière synthétique résistante à l'usure et de haute qualité, par exemple en polyacetal ou en polysulfone et est disposé entre les deux parties de cage (1 et 2). Ainsi qu'il ressort de la figure 2, les deux parties de cage (1 et 2) sont reliées entre elles par des vis, lesquelles ne sont pas plus amplement décrites, et bloquent ainsi le corps du siège de soupape entre elles. A cet effet, la collerette (21) peut, par exemple, être pourvue de quatre alésages correspondant à la position des écrous, à travers lesquels les vis seront passées lors de l'assemblage des deux parties de cage (1 et 2). Pour garantir une étanchéité parfaite de la cage aux passages entre la partie de cage (1) et le corps du siège de soupape (3) d'une part, la partie de cage (2) et le corps du siège de soupape d'autre part, l'on emploie en outre des joints d'étanchéité (20) qui sont placés dans des évidements correspondants de la cage ou de la collerette du corps du - siège de soupape. La figure 3 montre une solution alternative pour résoudre avantageusement le problème de l'étanchéité. Elle représente un corps de siège de soupape (3) sur lequel sont prévues des lèvres d'étanchéité (5 ou 4) au-dessus et au-dessous de la surface d'étanchéité (12), à l'extérieur de la partie annulaire du corps du siège de soupape et s'étendant de manière circonférencielle. De par leur élasticité propre ainsi que de par la surpression apparaissant à l'intérieur de la cage lors du fonctionnement, ces lèvres d'étanchéité s'appliquent contre la paroi de la cage et assurent ainsi l'étanchéité des zones de liaison entre la cage (1), le corps du siège de soupape (3) et la cage (2). Du fait du meilleur passage entre la paroi de la cage et le siège de -7- soupape dans la région des lèvres d'étanchéité, le fluide peut passer le siège de soupape sans tourbillonnements importants sur la paroi de la cage, ce qui, de plus, diminue la résistance de la soupape à l'écoulement. La disposition selon la figure 1 montre que le fluide traverse la soupape dans le sens de la flèche, du manchon de raccordement de la- partie de cage (2) au manchon de raccordement de la partie de cage (1), ces deux manchons n'étant pas plus amplement représentés. A l'état de repos, c'està-dire lorsque la bobine n'est pas alimentée en courant, l'armature (13) est poussée vers le bas par le ressort (16) plus puissant que le ressort antagoniste (15) contre lui, et éloigne par le poussoir (6) la tête de soupape (7) du siège de soupape (12), c'est-à-dire ouvre la soupape. C'est la raison pour laquelle cette disposition est qualifiée de soupape ouverte au repos. En retournant simplement le siège de soupape (3) et la disposition de la tête de soupape au-dessus du siège de soupape, l'on peut réaliser d'une manière aisée une soupape fermée au repos. Il est ici avantageux de pouvoir utiliser la même cage pour une-disposition soupape ouverte au repos et soupape fermée au repos. Compte tenu du caractère indépendant du corps du siège de soupape (3), il est possible d'employer un matériau synthétique bon marché, par exemple du polypropylène ou de l'ABS pour la fabrication de la cage (1 et 2), ce qui permet d'atteindre le but de l'invention quant à la simplification de la fabrication par rapport aux réalisations connues. Dans une soupape de cette structure c'est avant tout le siège de soupape, dans le cas présent, le corps du siège de soupape (3) qui est soumis à une usure accrue. Il peut être remplacé d'une manière simple en séparant les deux parties da cage par retrait des vis non représentées. Un corps de siège de soupape (3) usé peut être enlevé et, par exemple, remplacé par un siège de soupape neuf. Tandis que le façonnage du siègé de soupape dans la -8- cage des structures connues entralne la nécessité de réaliser la totalité de la cage dans un matériau synthétique de qualité supérieure, il suffit dans la réalisation de la solution selon l'invention de ne réaliser que le corps du siège de soupape (3) dans un matériau synthétique de qualité supérieure résistant à l'usure pour obtenir la même durée de vie de la soupape que dans les modes de réalisation connus. Des corps de siège de soupape (3) à portées nominales d'ouverture de passage différentes peuvent naturellement être placés entre les deux parties de cage (1 et 2). Dans le cas de plus grandes différences de portée nominale, il est opportun d'adapter également la tête de soupape (7) à la taille respective de la surface d'étanchéité (12) du siège de soupape. Les autres pièces de la soupape telles la cage (1 et 2), le poussoir (6), l'armature (13) ainsi que les autres pièces magnétiques peuvent cependant être conservées. Il en résulte aussi une réduction sensible du coût. La vue de côté de la soupape (10) sur la figure 2 montre que le corps du siège de soupape (3) est visible également en position montée entre les parties (1 et 2) de la cage. Le corps du siège de soupape (3) peut donc être fabriqué en un matériau synthétique teinté différemment selon sa portée nominale pour permettre de reconnaître d'un simple regard la taille du siège de soupape, en position montée. Dans ce mode de réalisation, il est opportun de façonner le corps du siège de soupape (3) de manière telle que la collerette (21) entourant le corps de forme annulaire soit aligné avec le contour externe des parties de cage (1 et 2) . D'autres formes du corps du siège de soupape (3) sont évidemment également possibles, de même que l'adaptation du corps du siège de soupape dans les deux parties de la cage (1 et 2) peut elle aussi prendre une autre forme. Le seul point important est qu'au moins une petite partie du corps du siège de soupape (3) soit visible de l'extérieur pour que -g- l'interprétation de la couleur du corps du siège de soupape (3) permette de connaître la portée nominale de l'ouverture de passage de la soupape. Ainsi que le montre également la figure 2, une saillie (23) se terminant en pointe et dépassant d'un c8té est prévue à la périphérie externe de la collerette (21) et reprise dans un évidement (24) correspondant prévu dans la paroi externe de la partie de cage (1) de manière à ce qu'elle ne dépasse pas ou du moins d'une manière négligeable à l'extérieur du contour de la cage. Cette saillie (23) qui a la forme d'une flèche, dépasse du côté du siège de soupape duquel dépasse également le siège de soupape (12) de la figure 1. La saillie (23) permet ainsi de reconnaître de l'extérieur la position de montage du siège de soupape (3). Avec la coopération de marquages additionnels NO (=normal open) et NC (=normal closed) l'on peut, dans la soupape selon l'invention, reconnaître de l'extérieur s'il s'agit d'une soupape "ouverte au repos" (NO), telle que représentée sur les figures 1 et 2 ou "fermée au repos" (NC). -10- REVENDICATIONS 1. Soupape électromagnétique avec une cage de soupape, en particulier en matière synthétique, un poussoir de soupape mu à l'aide d'un électroaimant, une tête de soupape et un siège de soupape concentrique par rapport au poussoir caractérisée en ce que la cage de soupape est agencée en plusieurs parties et le siège de soupape en un corps monobloc (3) indépendant, et en ce que le corps du siège de soupape (3) est de forme annulaire et présente une collerette (21) circonférentielle, plate des deux côtés par laquelle il est bloqué entre les deux parties de cage (1, 2) de telle manière que le contour externe du corps du siège de soupape (3) soit, au moins partiellement, visible de l'extérieur entre les parties de cage (1 et 2). 2. Soupape électromagnétique selon la revendication 1., caractérisée en ce que le corps du siège de soupape (3) est fabriqué en une matière synthétique résistante à l'usure et de qualité supérieure. 3. Soupape électromagnétique selon la revendication 1., caractérisée en ce que les parties de cage (1 et 2) sont fabriquées en un matériau synthétique ordinaire, en particulier de l'ABS ou du polypropylène. 4. Soupape électromagnétique selon la revendication 1. caractérisée en ce que des lèvres d'étanchéité (4, 5) circonférentielles sont prévues à l'extérieur du corps du siège de soupape (3) pour l'application contre les parois internes de la cage. 5. Soupape électromagnétique selon la revendication 1., caractérisée en ce que le matériau synthétique utilisé pour la fabrication du corps du siège de soupape est teinté de manières différentes pour diverses portées nominales. -11- 6. Soupape électromagnétique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'une saillie (23) se terminant en pointe et dépassant d'un c8té, est prévue à la périphérie de la collerette (21) pour indiquer la position de montage du corps du siège de soupape. 7. Soupape électromagnétique selon la revendication 6., caractérisée en ce que la saillie (23) est reprise, selon la position de montage, dans un évidement (24) à la partie extérieure de l'une des parties de cage (1, 2) et que les deux parties de cage sont pourvues de marquages distinctifs (NO, NC) renseignant sur les modes de fonctionnement de la soupape résultant respectivement de la position de montage du corps du siège de soupape.