Brevet FR2630805A1 — publié le 19891103

ELECTROVALVE D'ETANCHEITE POUR CONDUITES SOUS PRESSION L'invention se rapporte à une valve d'étanchéité pour conduites sous pression, comprenant un aimant permanent dont la force magnétique agit sur une armature laquelle enfonce un poussoir à la position de fermeture, et un électro-almant pour l'ouverture de la valve. Dans les électrovalves connues, la force magnétique de l'aimant permanent -est transmise à l'armature par l'intermédialre de pièces polaires. Dans ces électrovalves, comme le flux de l'aimant permanent traverse l'ouverture radialement par rapport à l'axe d'actionnement du poussoir de la valve, la bobine de l'électro-aimant est elle aussi disposée radialement par rapport à l'axe. Etant donné que seulement une fraction de la section transversale circulaire comparable de l'armature est utilisée pour le flux magnétique et, qu'en raison des champs de dispersion provoqués par le cercle magnétique partiellement -ouvert, la bobine n'est pas non plus utillsee de façon optimale, ce mode de construction exige de grandes dimensions. La force de l'aimant permanent agit toujours dans le sens de la fermeture quelle que soit la position du poussoir de la valve, c'est-a-dire qu'elle n'agit que de façon monostable. En cas de conception des électrovalves connues en mode de réalisation bistable dans lequel, après coupure du courant, le poussoir de la valve continu à rester à sa position finale à chaque fois considérée, il est donc nécessalre de prévoir la mise en oeuvre de moyens supplémentaires. L'objet de l'invention est de perfectionner une electrovalve du type précité, de manière que seulement de petites sections transversales bien exploitables'soient nécessaires pour l'armature et l'électro-aimant, que la force électromagnétique pour ouvrir la valve soit faible et qu'un fonctionnement monostable aussi bien que bistable soit possible. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait qu'à la position de fermeture de la valve, la force magnétique de l'aimant permanent est principalement accumulée en tant que force élastique qui, avec une force antagoniste dirigée dans le sens opposé et légèrement plus faible que la force magnétique, agit sur le poussoir de la valve, et que, pour l'ouverture de la valve, la force de l'électro-aimant connectable réduit la force magnétique de l'aimant permanent jusqu'à une valeur légèrement inférieure à la force élastique accumulée. Selon une autre caractéristique de l'invention, la force magnetlque est accumulée dans un premier ressort, par exemple une rondelle Belleville, qui, la valve étant fermée, est ainsi soumise à une précontrainte, et, à l'ouverture de la valve, la force élastique engendrée, diminue tout d'abord parallèlement à la réduction de la force magnetique, puis se transforme' en une force élastique dirigée dans le sens opposé. Dans un mode de réalisation de l'invention, la force magnétique est accumulée dans deux ressorts, en amont du premier ressort étant monté un second ressort ne se tendant que dans un seul sens et à courte course élastique, par exemple un ressort héllcoidal, et que la force élastique du second ressort est réduite par la force initiale à fournir par l'électro-aimant pour l'ouverture de la valve. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, il est prévu deux ressort, et ce n'est que dans un premier ressort, par exemple un ressort conique, que la force magnétique est accumulée en tant que force élastique qui est déjà réduite avant l'ouverture complète de la valve et qu'un second ressort, par exemple une rondelle Belleville, reçoit une forcé élastique dirigée dans le sens opposé après réduction de la force élastique du premier ressort par l'ouverture ultérieure de la valve. Selon une autre particularité de l'invention, lorsque la valve est ouverte, la force élastique est plus faible que la force magnétique de l'aimant permanent après déconnexlon de la bobine de l'électro-almant (disposition bistable). A l'inverse, la valve étant ouverte, la force élastique peut être plus grande que la force magnétique de l'aimant permanent après déconnexion de la bobine de l'électro-almant (disposition monostable). Conformement à l'invention, la valve comporte un corps cylindrique dans lequel le poussoir est monté coulissant dans un manchon, lequel manchon agit sur le poussoir par l'intermédiaire d'un anneau de réglage vissé par un filetage sur le poussoir, le manchon servant aussi au montage des ressorts et l'un des ressorts étant directement interposé entre le manchon et l'anneau de réglage, et l'armature, l'aimant permanent, la bobine de l'electro-aimant et une bague dé butée, vissée à l'extrémité du poussoir de la valve, sont logés sur le corps dans un couvercle; lequel sert en même temps de noyau de fer pour l'électro-aimant. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'aimant permanent est disposé parallèlement à l'action de la bobine de l'électro-aimant et le flux magnétique concentré de l'aimant permanent traverse' l'armature, passe par sa surface frontale et parvient au corps de la valve. L'avantage essentiel de l'invention réside dans l'agencement des ressorts agissant sur le poussoir et dans lesquels est accumulée la plus grande partie de la force magnétique de l'aimant permanent agissant par l'intermédiaire de l'armature. La bistabilité est obtenue selon l'invention en faisant en sorte que la majeure partie du flux magnétique à la position d'ouverture de la valve soit dirlgee concentriquement à travers l'armature, passe par la surface frontale et pénètre dans l'entrefer nul. En pareil cas, lorsque la force-élastique est réglée à une valeur inférieure à la force.de l'aimant permanent on obtient une position finale bistable, tandis que lorsque l'on règle la force élastique à une valeur supérieure a la force magnétique, on obtient une position finale monostable du poussoir de la valve. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description de modes de réalisation pris comme exemples, mais non limitatifs, et lllustrés schématiquement par le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 représente, dans deux positions différentes, un premier exemple de réalisation d'une électrovalve comprenant une rondelle Belleville et un ressort hélicoidal monté en amont; la figure 2 est un diagramme des forces agissant sur le poussoir de l'électrovalve selon la figure 1 en fonction de la course de travail; la figure 3 représente, dans deux positions différentes, un second exemple de réalisation d'une électrovalve comprenant un ressort cunéiforme et une rondelle Belleville; la figure 4 est un diagramme, correspondant à la figure 2, pour l'électrovalve selon la figure 3. La figure 1 représente une électrovalve 1 comprenant un corps 2 et un couvercle 3 renfermant les éléments incorporés fixes suivants: un aimant permanent 4 de forme annulaire aimanté axialement, une rondelle 5 magnétiquement conductrice, un anneau 6 magnétiquement conducteur, deux douilles de guidage 7 et 8 non conductrices et une bobine 9. Pour permettre de mieux comprendre le fonctionnement de l'électrovalve 1, les autres éléments mobiles, incorporés dans le corps 2 et dans le couvercle 3, sont représentés dans deux positions différentes. La vue à gauche, par rapport à la ligne médiane, représente la valve fermée et la vue à droite la valve ouverte. Ces éléments mobiles sont: un poussoir 11 avec obturateur lia, une'armature 12, un manchon 13, une rondelle Belleville 14, un ressort hélicoïdal 15, un anneau de réglage 16 et une bague de butée 17. L'obturateur lia de la valve agit sur le siège d'une conduite de liquide 18. Les lignes de force 20 de l'aimant permanent 4 vont du nord au sud dans le sens contraire des aiguilles d'une montre et passent à travers l'aimant 4, le corps 2, l'armature 12 et la rondelle 5. En pareil. cas, pratiquement la totalité de la force magnétique dans l'entrefer nul entre l'armature 12 et le corps 2 agit sur l'armature. La plus grande partie de cette force 7magnétlque est accumulée par l'intermédlaire du manchon 13 dans la rondelle Belleville 14. Le ressort hélicoïdal sert à fournir une force supplémentaire définie sur le poussoir 11 de la valve, par exemple comme force assurant l'étanchéité du siège de la valve. Le poussoir 11 de la valve est monté coulissant dans l'armature 12. Pour soulever l'obturateur lia de son siège 18, donc pour l'ouverture de l'électrovalve 1. on met la bobine 9 sous tension de manière à produire un flux électromagnétique 21 qui passe par le couvercle 3, l'armature 12 et le corps 2 et qui agit dans le sens contraire de la force magnétique 20 de l'aimant permanent 4. Cela a pour effet de réduire la force magnétique 20 dans l'entrefer nul et d'établir dans l'armature 12 une force électromagnétique agissant dans le sens opposé. Les douilles 7 et 8, magnétiquement non conductrices, empêchent lci l'établissement d'un flux magnétique secondaire de la bobine 9 et de l'aimant permanent 4. Pour réduire la force magnétique dans l'entrefer nul de l'armature et par conséquent pour libérer la force élastique accumulée dans la rondelle Belleville 14, il suffit déjà d'une faible induction de la bobine 9. La courbe des forces intervenant au niveau du poussoir 11 de la valve en fonction de la course de l'armature est représentée dans le diagramme de la figure 2. La course de l'armature est portée en abscisse x et les forces en ordonnée y. La courbe 25 représente la 2630805- force magnétique de l'aimant permanent 4 qui diminue constamment au fur et à mesure que la course de l'armature augmente en raison de l'accroissement de la force antagoniste électromagnétique. Les courbes en tirets représentent les forces élastiques. Dans ce diagramme,le petit tronçon de courbe 26 indique la force supplémentaire accumulée dans le ressort héllcoïdal 15, la courbe 27 la force élastique de la rondelle 14 en cas de ressort monostable et la courbe 28 la force élastique de la rondelle Belleville 14 en cas de ressort bistable. Après réduction de la force magnétique 25 à la somme des forces 26 et 27, l'armature se déplace vers le haut et l'obturateur lia de la valve se soulève de son siège 18. La course de l'armature traverse dans ce cas le tronçon 29 sur l'axe des x qui correspond à la fente entre l'anneau de réglage 16 et le manchon 13. Ensuite, la force élastique 27 participe seule à l'ouverture de la valve et l'établissement progressif se poursuivant du champ de la bobine 9 provoque une réduction de la force magnétique 25.Lorsque cette dernière est réduite à zéro, la totalité de la force élastique 27 agit sur le poussoir 11 de la valve en tant que force d'actionnement pour soulever l'obturateur lla de son siège 18. Le flux magnétique suit maintenant le tracé-de la ligne en tirets 30 de la partie droite de la figure 1. Après le passage par zéro, les forces se reconstituent rapidement dans le sens opposé jusqu'à l'ouverture complète de la valve et à l'application de l'armature 12 sur le couvercle 3 du corps. Il en résulte des temps d'actionnement raccourcis et des à-coups de contact fortement réduits de l'armature. Si, à la position entièrement ouverte du poussoir 11 de la valve, la force de la rondelle Belleville 14 est supérieure à la force de l'aimant permanent 4 la force élastique suit donc le tracé de la courbe 27a et l'armature 12, avec le poussoir 11, revient à la position initiale après coupure du courant dans la bobine 9, c'est- à-dire que l'agencement est monostable. Si, en revanche, la force de la rondelle Belleville 14 suit le tracé de la courbe 28 et que l'armature 12 reste à la position finale qu'elle occupe, du côté droit de la figure 1, l'agencement est alors bistable. Le réglage du jeu axial entre l'armature 12 et le poussoir 11 s'effectue au moyen de la bague de butée 17 qui est vissée par un filetage sur l'extrémité du poussoir 11. Le réglage de la force élastique pour le fonctionnement monostable et bistable s'effectue à l'aide de l'anneau de réglage 16 également fixé par un filetage sur le poussoir de la valve. En cas de fonctionnement bistable de la rondelle Belleville 14, le retour de' l'armature 12 avec le poussoir 11 à sa position initiale est assuré par inversion du courant dans la bobine 9 ou également, de façon non représentée, par excitation d'une autre bobine à polarisation inverse. La figure 3 représente, en tant qu'autre exemple de realisation, une électrovalve 50 dans laquelle, comme à la figure 1, la position à gauche de la ligne médlane représente la valve 50 fermée et à droite de la ligne médiane la valve ouverte. La différence par rapport à la figure 1 réside dans.le type et la disposition des ressorts. Il est ici aussi prévu une rondelle Belleville 51, mals qui n'est cependant pas soumise à une tension préalable lorsque la valve 50 est fermée. A cet effet, un ressort conique 52 accumule seul la force magnétique 20 de l'aimant permanent 4 par l'intermédiaire du manchon 13. Sur.le poussoir 11 de la valve se trouve ici un obturateur llb à surface d'étanchéité conique qui s'adapte dans un siège correspondant 53 de la valve. A la figure 4, on a ici aussi porté la force magnétique 25 de l'aimant permanent 4. La ligne en tirets 54 représente la force du ressort 52 qui, au passage par zéro, a complètement cédé sa force au poussoir 11. La ligne 55 correspond à la force élastique de la rondelle Belleville 51 qui n'est efficace qu'à partir de la position zéro dans le fonctionnement monostable. La ligne 56 représente la force élastique correspondante de la rondelle Belleville 51 en fonctionnement bistable. REVENDICATIONS 1. Valve d'étanchéité pour conduites sous pression, comprenant un aimant permanent dont la force magnétique agit sur une armature, laquelle enfonce un poussoir à la position de fermeture, et un électro-almant pour l'ouverture de la valve, caractérisée par le fait qu'à la position de fermeture de la valve (1,50), la force magnetique (25) de l'aimant permanent (4) est principalement accumulée en tant que force élastique qui, avec une force antagoniste dirigée dans le sens oppose et légèrement plus faible que la force magnétique, agit sur le poussoir (11) de la valve, et que, pour l'ouverture de la valve, la force de l'électro-aimant (9) connectable réduit la force magnétique de l'aimant permanent jusqu'à une valeur légèrement inférieure à la force élastique accumulée. 2. Valve selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la force magnétique (25) est accumulée dans un premier. ressort, par exemple une rondelle Belleville (14) qui, la valve étant fermée, est ainsi soumise à une précontrainte, et qu'à l'ouverture de la valve (1) la force élastique engendrée (27) diminue tout d'abord parallèlement à la réduction de la force magnétique (25), puis se transforme en une force élastique (27a) dirigée dans le sens opposé. !3. Valve selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la force magnétique (25) est accumulée dans deux ressorts, en amont du premier ressort (14) étant monté un second ressort ne se tendant que dans un seul sens et à courte course élastique, par exemple un ressort hélicoidal (15), et que la force élastique (26) du second ressort est réduite par la force initiale à fournir par l'électro-aimant (9) pour l'ouverture de la valve (1). 4. Valve selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'il est prévu deux ressorts et que ce n'est que dans un premier ressort, par exemple un. ressort conique (52), que la force magnétique (25) est accumulée en tant que force élastique (54) qui est déjà réduite avant l'ouverture complète de la valve (50) et qu'un second ressort, par exemple une rondelle Belleville (51), reçoit une force élastique (55 ou 56) dirigée dans le sens oppose après réduction de la force élastique du premier ressort par l'ouverture ultérieure de la valve. 5. Valve selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait, que la valve (1,50) étant ouverte, la force élastique (28,56) est plus faible que la force magnétique (25) de l'aimant permanent (4) après déconnexion de la bobine (9) de l'électroaimant (disposition bistable). 6. Valve selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait, que la valve (1,50) étant ouverte, la force élastique (27a,55) est plus grande que la force magnétique (25) de l'aimant permanent (4) après déconnexion de la bobine (9) de l'électro- aimant (disposition monostable). 7. Valve selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que la valve (1,50) comporte un corps cylindrique (2) dans lequel le poussoir (11) est monté coulissant dans un manchon (13), lequel manchon agît sur le poussoir par l'intermédiaire d'un anneau de réglage (16) vissé par un filetage sur le poussoir, le manchon servant aussi au montage des ressorts (14',15;51,52), et l'un des ressorts (15,52) étant directement interposé entre le manchon et l'anneau de réglage et que l'armature (12), l'aimant permanent (4), la bobine (9) de l'électro-aimant et une bague de butée (17) vissée à l'extrémité du poussoir de la valve, sont logés sur le corps dans un couvercle (3), le couvercle servant en même temps de noyau de fer pour l'électro- aimant. 8. Valve selon la revendication 7, caractérisée par le fait que l'aimant permanent (4) est disposé parallèlement à l'action de la bobine (9) de l'électro- aimant et que le flux magnétique concentré (20) de l'aimant permanent traverse l'armature, passe par sa surface frontale et parvient au corps (2).