Brevet FR2653201A1 — publié le 19910419

La présente invention concerne une électrovanne, notamment une électrovanne commandée par un signal électrique cyclique. Plus particulièrement, cette électrovanne appartient au genre connu comprenant un corps muni d'au moins une entrée et d'au moins une sortie de fluide, un siège solidaire du corps, une bobine alimentée par le signal électrique qui est montée autour d'une carcasse et qui est elle- même entourée par un circuit magnétique externe, un noyau fixe inséré dans la carcasse, et un noyau mobile déplaçable entre une position d'application contre le siège et une position écartée de ce siège, le noyau mobile étant soumis à l'action d'un ressort de rappel. Ce noyau mobile est repoussé par le ressort de rappel contre le siège, en position de repos, pour faire office d'obturateur; lorsque la bobine est alimentée, le noyau mobile est attiré magnétiquement vers le noyau fixe et il s'écarte du siège laissant ainsi le passage au fluide de manière à mettre en communication au moins une entrée de fluide avec au moins une sortie de fluide. Cette électrovanne est plus particulièrement conçue pour être alimentée électriquement par un signal cyclique, sous forme d'impulsions rectangulaires de fréquence fixe mais à rapport cyclique variable de façon continue, pour obtenir une réponse (par exemple en débit de fluide) proportionnelle à une grandeur d'entrée, ce mode d'action étant bien connu en soi. Le but de l'invention est de perfectionner ce genre d'électrovanne, de manière à permettre un fonctionnement satisfaisant à une fréquence plus élevée que celles actuellement courantes, ceci notamment pour réduire l'ondulation de la pression à la sortie de fluide de l'électrovanne. A cet effet, dans l'électrovanne objet de la présente invention, le noyau mobile comprend, du côté tourné vers le siège, une première partie courte et de plus grande section, coopérant avec le siège pour remplir la fonction d'obturateur, et, du côté tourné vers le noyau fixe, une deuxième partie allongée et de plus petite section, montée coulissante dans un organe de guidage fixe. Dans le cas d'une électrovanne à symétrie de révolution, le noyau mobile comprend une première partie cylindrique de plus grand diamètre, coopérant avec un siège annulaire, et une deuxième partie cylindrique de plus petit diamètre, montée coulissante dans une douille de guidage fixe. De préférence, la première partie du noyau mobile, de plus grande section et coopérant avec le siège, est une partie évidée. L'électrovanne est ainsi caractérisée par un noyau mobile de conformation particulière, dans lequel on distingue deux parties, à savoir: une partie magnétiquement active, longue et de petite section donc définissant un entrefer "actif" de petite section, et une partie magnétiquement inactive, de grande section et de préférence évidée, qui sert à fermer le circuit magnétique en définissant un entrefer "mort" avec le restant du circuit magnétique. Cette disposition permet: a) de par le rapport élevé entre la surface de l'entrefer mort et la section de l'entrefer actif, de minimiser les pertes magnétiques; b) en raison du petit diamètre de la partie active, et de l'évidement de la partie de grand diamètre, de minimiser la masse du noyau mobile; c) en raison du rapport élevé entre la longueur de la partie de petit diamètre et ce même diamètre, d'avoir un guidage optimum du noyau mobile, cette partie constituant une véritable tige de guidage pour le noyau mobile. Ces trois caractéristiques combinées permettent de diminuer les temps d'ouverture et de fermeture de l'électrovanne, donc de pouvoir faire fonctionner l'électrovanne à une fréquence plus élevée, apte à réduire l'ondulation de la pression à la sortie de fluide de cette électrovanne. Selon une caractéristique complémentaire de l'invention, le noyau fixe de l'électrovanne comporte une partie réglable, pouvant être rapprochée ou éloignée du siège. Dans une forme de réalisation particulière, le noyau fixe est de conformation tubulaire et comporte un taraudage recevant un noyau central réglable pourvu d'un filetage extérieur. Le noyau central réglable comporte avantageusement une tête de manoeuvre, accessible depuis l'extérieur et prévue pour le vissage ou le dévissage du noyau mobile relativement au noyau fixe à l'aide d'un outil approprié, tel que tournevis. Deux utilisations sont possibles pour ce noyau réglable a) une première utilisation est le réglage précis de l'entrefer actif, nécessaire au fonctionnement à fréquence élevée et impossible à obtenir directement au montage; b) une seconde utilisation est le réglage de la course du noyau mobile, donc du degré d'ouverture de l'électrovanne, qui lui-même détermine le passage de fluide entre le siège et le noyau mobile; on peut ainsi contrôler avec précision la pression à la sortie de l'électrovanne. Selon une disposition avantageuse, le noyau central réglable est appuyé sur l'organe de guidage fixe, pour le réglage initial de la position dudit organe de guidage, ce dernier servant de butée de fin de course pour le noyau mobile. Le déplacement du noyau mobile, ainsi déterminé par la position de la douille de guidage, est prévu de préférence inférieur à l'entrefer actif, de sorte que ce dernier ne s'annule jamais au cours du fonctionnement, ce qui est favorable pour un fonctionnement à fréquence élevée. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de cette électrovanne. La figure unique du dessin représente une électrovanne conforme à la présente invention, vue en coupe longitudinale, dans sa position de repos. Dans l'exemple représenté, il s'agit d'une électrovanne à trois voies, qui possède un corps 1 muni de trois embouts 2, 3 et 4, avec un premier embout 2 orienté suivant l'axe général 5 de l'électrovanne, et deux autres embouts 3 et 4 disposés suivant un même axe 6, perpendiculaire à l'axe général 5. Le corps 1 de l'électrovanne délimite une chambre intérieure 7, et une partie de ce corps forme, à l'intérieur de la chambre 7, un siège annulaire 8 prévu pour coopérer avec une partie d'un noyau mobile 9, déplaçable suivant l'axe 5. L'ensemble d'actionnement de l'électrovanne comprend une bobine enroulée autour d'une carcasse 11, et entourée par un circuit magnétique externe 12. Un noyau fixe 13, de conformation tubulaire, est inséré dans la carcasse 12. Le noyau fixe 13 comporte un taraudage, par le montage d'un noyau central réglable 14 qui est pourvu extérieurement d'un filetage 15. Le noyau réglable 14 comporte encore une tête de manoeuvre 16, accessible depuis l'extérieur et présentant par exemple une fente diamétrale 17 pour sa mise en rotation selon la flèche F à l'aide d'un tournevis. Ce noyau réglable 14 peut être ainsi déplacé dans la direction de l'axe 5, par vissage ou dévissage relativement au noyau fixe 13. Le noyau mobile 9 comprend, du côté tourné vers le siège 8, une première partie cylindrique 18 évidée et de grand diamètre et, du côté tourné vers les noyaux fixe 13 et réglable 14, une deuxième partie cylindrique 19 longue et de plus petit diamètre. La partie 19 de petit diamètre est montée coulissante, suivant l'axe 5, dans une douille de guidage fixe 20 solidaire de la carcasse 11. Un ressort de rappel hélicoïdal 21 est comprimé entre un épaulement de la douille de guidage 20, d'une part, et la partie 18 évidée et de grand diamètre du noyau mobile 9, d'autre part. La conformation particulière du noyau mobile 9 définit, dans la position de repos montrée au dessin, un entrefer actif E de petite section entre la deuxième partie 19 de ce noyau mobile 9 et la face terminale du noyau réglable 14. Un entrefer mort e de grande section est défini entre la surface laterale de la première partie 18 du même noyau mobile 9 et la I0 partie du circuit magnétique externe 12 située en regard de cette première partie 18. Au repos, le ressort de rappel 21 repousse la première partie 18 du noyau mobile 9 contre le siège 8 du corps 1; la partie 18 joue alors le rôle d'obturateur, en isolant le premier embout 2 des deux autres embouts 3 et 4. Lorsqu'on alimente la bobine 10, le noyau mobile 9 est attiré par le noyau réglable 14. Ainsi, le noyau mobile 9 se déplace selon l'axe 5, à l'encontre de la force du ressort 21, de sorte que sa partie 18 de grand diamètre s'écarte du siège 8. Le premier embout 2 est alors mis en communication avec les deux autres embouts 3 et 4. L'électrovanne précédemment décrite est conçue pour avoir sa bobine 10 alimentée par un signal électrique de fréquence fixe, en forme d'impulsions rectangulaires. En faisant varier de façon continue le rapport cyclique de ce signal, on fait varier de façon continue la pression présente à l'embout 3 par exemple, en obtenant ainsi une réponse proportionnelle à une certaine information de commande. Le vissage du noyau réglable 14 permet le réglage de l'entrefer actif E. Au montage, la douille de guidage 20 est emmanchée en force dans la carcasse 11, jusqu'au contact avec le noyau fixe 13. Après montage du noyau réglable 14, on règle l'entrefer E en vissant le noyau réglable 14 qui pousse la douille de guidage 20, mais on ne peut pas revenir en arrière. Le noyau réglable 14 permet de régler ainsi l'entrefer actif E à une valeur précise; un tel réglage est nécessaire pour le fonctionnement de l'électrovanne à une fréquence élevée, et il est impossible à obtenir directement au montage. Par ailleurs, la position réglée du noyau 14 et de la douille 20 détermine la course du noyau mobile 9, donc le degré d'ouverture de l'électrovanne, correspondant au passage de fluide entre le siège 8 et la partie 18 du noyau mobile 9. On peut ainsi contrôler avec précision la pression sur l'embout 3, quand l'électrovanne est ouverte. La course du noyau mobile 9 est déterminée par la venue en butée de sa partie 19 contre la douille 20, donc par la cote indiquée d sur la figure, qui est inférieure à l'entrefer E. Il en résulte que cet entrefer actif E ne s'annule jamais au cours du fonctionnement, ce qui est favorable au fonctionnement à haute fréquence. L'électrovanne objet de l'invention est notamment destinée à des fonctions de contrôle dans des circuits pneumatiques, et elle possède des applications aussi bien en pression qu'en dépression d'air. Cette électrovanne est applicable par exemple au contrôle proportionnel de vérins pneumatiques, en ce qui concerne la force ou le déplacement des vérins, et plus généralement au contrôle proportionnel de tout débit d'air. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cette électrovanne qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. REVENDICATIONS 1. Electrovanne, notamment électrovanne commandée par un signal électrique cyclique, avec un corps (1) muni d'au moins une entrée et d'au moins une sortie de fluide (2,3,4), un siège (8) solidaire du corps (1), une bobine (10) alimentée par le signal électrique qui est montée autour d'une carcasse (11) et qui est elle-même entourée par un circuit magnétique externe (12), un noyau fixe (13) inséré dans la carcasse (11) et un noyau mobile (9) déplaçable entre une position d'application contre le siège (8) et une position écartée de ce siège (8), le noyau mobile (9) étant soumis à l'action d'un ressort de rappel (21), caractérisée en ce que le noyau mobile (9) comprend, du côté tourné vers le siège (8), une première partie (18) courte et de plus grande section, coopérant avec le siège (8) pour remplir la fonction d'obturateur, et, du côté tourné vers le noyau fixe (13), une deuxième partie (19) allongée et de plus petite section, montée coulissante dans un organe de guidage fixe (20). 2. Electrovanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le noyau mobile (9) comprend une première partie cylindrique (18) de plus grand diamètre, coopérant avec un siège annulaire (8), et une deuxième partie cylindrique (19) de plus petit diamètre, montée coulissante dans une douille de guidage fixe (20). 3. Electrovanne selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la première partie (18) du noyau mobile (9), de plus grande section et coopérant avec le siège (8), est une partie évidée. 4. Electrovanne selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisée en ce que le noyau fixe (13) comporte une partie réglable (14), pouvant être rapprochée ou éloignée du siège (8). 5. Electrovanne selon la revendication 4, caractérisée en ce que le noyau fixe (13) est de conformation tubulaire et comporte un taraudage recevant un noyau central réglable (14) pourvu d'un filetage extérieur (15). 6. Electrovanne selon la revendication 5, caractérisée en ce que le noyau central réglable (14) comporte une tête de manoeuvre (16), accessible depuis l'extérieur et prévue pour le vissage ou le dévissage du noyau mobile (14) relativement au noyau fixe (13) à l'aide d'un outil, tel que tournevis. 7. Electrovanne selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que le noyau central réglable (14) est appuyé sur l'organe de guidage fixe (20), pour le réglage initial de la position dudit organe de guidage (20), ce dernier servant de butée de fin de course pour le noyau mobile (9). 8. Electrovanne selon la revendication 7, caractérisée en ce que le déplacement (d) du noyau mobile, déterminé par la position de la douille de guidage (20), est inférieur à l'entrefer actif (E) de sorte que ce dernier ne s'annule jamais au cours du fonctionnement.