Brevet FR2689200A1 — publié le 19931001

La présente invention concerne une servovalve de régulation à commande directe d'un débit de fluide, c'est-à-dire un dispositif permettant d'asservir le débit d'un fluide à la valeur d'un signal de commande par exemple une intensité électrique. On connait les servovalves de contrôle de débit qui comportent un tiroir de distribution qui ouvre plus ou moins un orifice de passage du fluide dont le débit est à contrôler ce, en fonction d'un signal de commande électrique. Ce signal de commande électrique est l'intensité du courant appliqué à l'enroulement d'un moteur-couple. Une armature de ce moteur-couple est mobile dans l'entrefer de l'aimant et prend plusieurs positions d'équilibre en fonction de l'intensité du courant et de l'effort d'un ressort de rappel qui s'oppose au déplacement de l'armature et définit sa position neutre. Une tige prolonge l'armature et constitue l'organe de déplacement du tiroir. Dans une autre construction de ce type d'appareil, la tige est équipée d'une palette qui est logée dans l'intervalle qui sépare deux gicleurs opposés du fluide dont le débit est à réguler. Cette palette constitue un volet mobile ayant le rôle d'une restriction variable de la section du conduit d'écoulement des deux courant de fluide provenant des gicleurs opposés. La présente invention concerne une servovalve à contrôle de débit dans laquelle le contrôle est réalisé directement par l'obturation plus ou moins prononcée dTun orifice d'écoulement du fluide au moyen d'un obturateur solidaire de l'armature. Plus précisément, elle a pour objet une servovalve de régulation du débit d'un fluide en fonction d'un signal électrique de commande comportant une chambre dans laquelle débouchent un orifice d'admission de fluide et un orifice d'échappement de celui-ci et un obturateur d'au moins l'un des orifices attelé à un bras oscillant dans un plan et soumis aux efforts antagonistes d'un moteur-couple et d'un organe de rappel, le moteur-couple étant alimenté par le si gnal électrique de commande, dans laquelle l'obturateur est placé en extrémité du bras oscillant, en regard d'une surface de la chambre dans laquelle débouche l'orifice et comporte, en bout, une première surface à proximité et conjuguée de celle de la chambre et une seconde surface sensiblement orthogonale à la première qui définit avec la première surface une arète mobile au-delà de laquelle l'orifice est plus ou moins découvert. Cette disposition constructive offre plusieurs avantages en regard des dispositions connues. L'un d'eux réside dans le fait que le régulateur est réversible, c'est-à-dire que l'orifice d'échappement de la chambre peut en devenir l'orifice d'admission. Un autre avantage tient au fait que la forme du contour de l'orifice et celle de l'arète peuvent être définis en fonction de la loi de variation de débit désirée. Ainsi pour obtenir une variation linéaire du débit en fonction suffit-il de prévoir un orifice de section rectangulaire dont deux côtés sont parallèles au plan d'oscillation du bras et deux côtés perpendiculaires à ce plan. Par ailleurs, cette servovalve est moins sensible à la pollution qu'une servovalve comportant un ou deux gicleurs. En effet la disposition constructive de l'obturateur et sa coopération avec la surface de la chambre qui comporte l'orifice permet de prévoir un large recouvrement de la surface de la chambre par la surface d'extrémité de l'orifice qui reste sensiblement constant malgré les mouvements de cet obturateur. Le jeu séparant ces deux surfaces peut donc être relativement important tout en conservant à la valve un débit de fuite acceptable. La taille des particules polluantes susceptibles de bloquer. le système peut donc être plus importante. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après d'un exemple de sa réalisation. I1 sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels: - les figures 1 et 2 sont deux coupes orthogonales d'une servovalve conforme à l'invention. - la figure 3 est une vue en coupe d'une variante de réalisation des figures précédentes. La servovalve représentée aux figures 1 et 2 comprend un moteur-couple 1 recevant un signal électrique et formant un organe d'actionnement des parties mobiles de la servovalve. Ce moteur-couple comprend de manière connue des masses polaires 2 et 3 entretoisées et polarisées par des aimants permanents 4 disposés dans un plan diamétral alors que dans le plan diamétral perpendiculaire, le dispositif comprend des bobines 5 et définit un entrefer E dans lequel est logée une armature mobile 6. Cette armature se présente sous la forme d'une palette sensiblement diamétrale au centre de laquelle est encastrée une tige 7. La palette magnétique 6 est solidaire de deux demi-barres de torsion 8 et 9 qui en forment le support en même temps que l'axe d'articulation par rapport au carter 10 de ce moteur-couple qui enferme le circuit magnétique. Cet axe d'articulation est perpendiculaire à la palette car c'est autour de cette direction que la palette oscille sous l'effet des variations de champ magnétique résultant des variations de courant traversant les bobines. La tige 7 est équipée, à sa partie inférieure, d'une masselotte 11 qui est destinée à former l'obturateur mobile d'un orifice 12 débouchant dans la surface 13 d'une paroi immédiatement voisine de la masselotte 11. Cette paroi est celle d'une chambre 14 dans laquelle plonge la tige 7 au travers d'une paroi 15 du carter 10. Comme la chambre 14 est destinée à recevoir un fluide dont on souhaite réguler le débit, la tige 7 traverse la paroi 15 de manière étanche grâce à un joint torique d'étanchéité 16. On notera que pour rendre possible l'oscillation de la tige 7 tout en assurant l'étanchéité, il a fallu placer l'axe d'oscillation 17 dans le plan du joint d'étanchéité 16. La chambre 14 est donc reliée à l'extérieur par l'orifice 12. Cette chambre 14 comporte un autre orifice 18 par lequel elle communique aussi à l'extérieur. Ainsi l'un des orifices 12, 18 peut-il par exemple être l'orifice d'admission du fluide dont il s'agit de réguler le débit vers l'autre orifice 18, 12, qui constitue ainsi l'orifice de sortie. La masselotte 11 a une surface inférieure lia qui définit, avec une surface sensiblement orthogonale llb, une arète lic. La place relative de cette arète lic et de l'orifice 12 détermine le degré d'ouverture du canal de passage du fluide donc le débit possible. Le déplacement de la masselotte 11 est fonction du couple du moteur-couple. Or ce couple est-proportionnel à l'intensité du courant de commande. I1 y a donc une relation linéaire entre le signal de commande et le déplacement de la masselotte. Si la section de l'orifice 12 est rectangulaire, avec deux de ses côtés parallèles au plan d'oscillation de la tige 7 et les deux autres perpendiculaires à ce plan, la pression différentielle entre l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie étant constante, la variation de débit est directement proportionnelle à l'intensité du courant de commande. Bien entendu, si on le souhaite, la loi de variation du débit en fonction de signal de pilotage peut être différente: il suffit de conformer la section de l'orifice 12 d'une manière adaptée à la loi désirée. On notera également que les dispositions de l'invention permettent de disposer d'un appareil peu sensible aux variations de pression d'entrée et de pression de sortie en optimisant la loi de variation des efforts hydrodynamiques exercés sur l'obturateur il et la tige 7 par le courant du fluide traversant l'orifice 12. I1 est en effet possible d'adapter la forme et l'inclinaison de la surface llb de l'obturateur 11 pour modifier l'équilibre des efforts subis par l'obturateur. Cette surface ilb constitue en effet une sorte de déflecteur des lignes de courant du fluide s'écoulant par exemple de la chambre 14 dans l'orifice 12. Le fluide traversant la partie découverte de l'orifice possède une pression statique et une énergie cinétique et ce dernier terme est influencé par l'orientation de la surface llb. On peut ainsi en choisissant l'orientation et le profil de cette surface lib rendre la position de l'obturateur insensible à la différence de pression régnant entre la chambre 14 et l'orifice 12. On comprend de la description ci-dessus que l'appareil selon l'invention est en deux parties essentielles, à savoir le moteur-couple 1 avec la tige de commande 7 qui lui est attachée et un bloc hydraulique 20 proprement dit qui contient les canaux de fluide et qui est rapporté de manière étanche sur le carter 10 du moteur-couple 1 grâce à un joint d'étanchéité 19. Ainsi dispose-t-on d'une seule fabrication pour les moteurs-couples, l'ajustement de la loi de variation du débit étant obtenue par le changement du bloc hydraulique. On remarquera en outre que l'architecture de la servovalve selon l'invention présente un autre avantage en ce qui concerne la maîtrise de l'influence de la température sur les caractéristiques de la valve. En effet l'un des paramètres important est le jeu séparant les surfaces lia et 13. Or ce jeu n'est influencé que par la variation des cotes des pièces s'étendant le long de l'axe de la tige 7. On comprend qu'il est aisé de maîtriser cette variation en choisissant judicieusement les matériaux constituant la servovalve, en particulier le bloc hydraulique 20, le carter 10, la tige 7 et l'obturateur ll; on disposera ainsi d'un appareil soit insensible aux variations thermiques, soit au contraire ayant des caractéristiques connues de variation. A la figure 3, on a représenté une variante de réalisation dans laquelle la tige 7 est associée à un tube ressort 21 selon une technique connue, ce tube assurant, en même temps que le rappel de la tige dans sa position neutre, l'étanchéité entre le bloc hydraulique et les éléments électriques. On a évoqué ci-dessus l'avantage de l'invention du point de vue de sa moins grande sensibilité à la pollution du fluide que les autres valves. Cet avantage est encore renforcé si l'arrête lic est, au repos, située à l'aplomb exact de l'axe 17 d'oscillation. En effet, à l'ouverture ou à la fermeture, la distance séparant la surface 13 de cette arête ne peut que croître donc laisser le passage à des particules de taille au moins égale à celles qui peuvent passer entre les surfaces 13 et lia. REVENDICATIONS 1 - Servovalve de régulation du débit d'un fluide en fonction d'un signal électrique de commande comportant une chambre (14) dans laquelle débouchent un orifice (12) d'admission de fluide et un orifice (18) d'échappement de celui-ci et un obturateur (11) d'au moins l'un des orifices attelé à un bras (7) oscillant dans un plan et soumis aux efforts antagonistes d'un moteur-couple (1) et d'un organe de rappel (8,9,20), le moteur-couple étant alimenté par le signal électrique de commande, caractérisé en ce que l'obturateur (11) est placé en extrémité du bras oscillant (7), en regard d'une surface (13) de la chambre dans laquelle débouche l'orifice (12) et comporte, en bout, une première surface (lia) à proximité et conjuguée de celle de la chambre et une seconde surface (llb) sensiblement orthogonale à la première qui définit avec la première surface une arète (lac) mobile au-delà de laquelle l'orifice (12) est plus ou moins découvert. 2 - Servovalve de régulation d'un débit selon la revendication 1, caractérisée en ce que la forme du contour de l'orifice (12) et celle de l'arète (lac) sont définis en fonction de la loi de variation de débit désirée. 3 - Servovalve selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'orifice (12) est de section rectangulaire dont deux côtés sont parallèles au plan d'oscillation du bras (7) et deux côtés perpendiculaires à ce plan. 4 - Servovalve de régulation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'organe de rappel du bras oscillant dans sa position neutre est constitué par deux demi-barres (8,9) de torsion dans le prolongement diamétral l'une de l'autre, situées dans le plan d'un joint torique (16) d'étanchéité traversé par le bras au niveau d'une paroi (15) de séparation de la chambre et du moteur-couple opposée à la surface pourvue de de l'orifice (12). 5 - Servovalve de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'organe de rappel du bras oscillant est constitué par un tube ressort (20). 6 - Servovalve de régulation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le profil de la seconde surface (ilb) de l'obturateur (11) située au dessus de l'arète (lac) est profilée pour tenir compte des efforts hydrodynamiques exercés par le courant de fluide sur ltobturateur.