Brevet FR2708322A1 — publié le 19950203

L'invention concerne un distributeur à siège 2/2 à commande directe, comportant un boîtier et un piston de siège agencé de façon déplaçable et étanchéifiée dans le perçage du boîtier, dont la surface conique coopère avec une surface de5 siège agencée dans le boîtier, et un ressort de fermeture qui s'appuie, par une extrémité, dans le boîtier et, par l'autre extrémité, sur le piston de siège. Sous la désignation de distributeurs, on rassemble toutes les soupapes dont le démarrage, l'arrêt et la modification10 de la direction ou du sens du débit d'un fluide sous pres- sion sont commandés. Les distributeurs sont désignés selon le nombre des raccords et le nombre des positions de commu- tation. Un distributeur comportant deux raccords et deux positions de commutation est en conséquence désigné comme15 distributeur 2/2. Selon le type de construction, on diffé- rencie des distributeurs à tiroir, des distributeurs à siège, et des distributeurs à tiroir rotatif. La construction de base d'un distributeur à siège est décrite dans l'ouvrage Hydraulik Trainer, Vol. 1, "Grundlagen und Komp-20 onenten der Fluidtechnik, Hydraulik" (10. 91), page 203 et suivantes. Pour une utilisation à haute pression, le boîtier est fabriqué, de façon usuelle, en acier, de même que le piston de siège. Cela a pour conséquence que, par exemple, un distributeur 4/4 constitué de quatre distributeurs à25 siège 2/2 présente un poids très important, ce qui présente un inconvénient important pour une utilisation dans la construction aéronautique. On a déjà proposé de fabriquer le boîtier en métal léger ou en un alliage métallique léger et d'y agencer le piston de30 siège connu en acier. Les essais ont indiqué que cela n'est pas possible ou uniquement dans des conditions rendues plus difficiles, du fait que, par l'appariement acier/métal léger dans la zone du siège d'étanchéité, il se produit des soudures à froid et la surface de siège est prématurément usée. Dans les deux cas, les conditions de surface se modifient ainsi, de sorte que la force du ressort de ferme-5 ture ne suffit pas à compenser la force antagoniste qui augmente. En conséquence, il se produit des défauts d'étan- chéité. Une des solutions possibles consiste à munir la zone de la surface de siège, dans le boîtier en métal léger, d'un blindage en acier, ce qui cependant est très coûteux d'un10 point de vue constructif et de fabrication. L'invention a pour but de fournir un distributeur à siège 2/2 pour la zone des pressions élevées supérieures à 200 bars, qui, en fonctionnant sans fuite, présente un poids plus faible que l'état actuel de la technique et qui est15 particulièrement approprié pour être utilisé dans les circuits hydrauliques d'aéronefs. A cet effet, le distributeur à siège 2/2 à commande directe, du type indiqué ci-dessus, est remarquable, selon l'inven- tion, en ce que le piston de siège, constitué d'une matière20 synthétique résistante renforcée de fibres de carbone, est agencé dans un boîtier en métal léger ou en un alliage métallique léger. Avantageusement, ce matériau présente une 2 résistance mécanique supérieure à 240 N/mm2. Pour pouvoir déterminer précisément la pression de surface pour l'appa-25 riement matière synthétique/métal léger, la surface du siège 2 d'étanchéité est limitée à une valeur inférieure à 3 mm. Exprimée d'une autre façon, l'extension radiale de la surface du siège d'étanchéité conique vaut moins de 0,1 mm. Cette faible surface du siège d'étanchéité nécessite cepen-30 dant, forcément, un guidage précis du piston de siège. En conséquence, il est proposé d'agencer trois nervures d'en- veloppe agencées de façon décalée de 60 , avec des évide- ments se trouvant entre elles, de sorte qu'il ne se produit aucune gêne de l'écoulement du fluide sous pression. Pour de petits pistons de siège, les évidements sont limités, en section transversale, par une sécante. Pour de grands pistons de siège, c'est-à-dire avec un débit volumique plus important du fluide sous pression, l'évidement présente, en5 section transversale, une limitation sous forme d'un segment de courbe cintré vers le centre. Ce segment de courbe est de préférence un segment d'arc de cercle, du fait que celui-ci, pour des raisons techniques, est simple à fabriquer. Pour que le piston de siège, lors de son déplacement axial, ne10 puisse pas se coincer, les nervures prévues pour le guidage s'appuient, de façon étanche, contre la surface de siège conique. Pour que, dans la zone de transition de la nervure à la surface conique du piston de siège, aucune arête gênante ne soit formée, il est par ailleurs proposé de prévoir, dans cette zone, une rainure dont le contour est tel qu'elle se convertit sans décrochement en la zone de siège à surface conique du piston de siège. Cet agencement présente l'avantage que le jeu nécessaire pour le déplace- ment du piston de siège à l'intérieur du perçage du boîtier20 n'est pas gêné par une arête de décrochement. En outre, cette arête pourrait entraîner une usure prématurée de la surface du siège d'étanchéité. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une coupe longitudinale d'un distributeur à siège 2/2 selon l'invention. La figure 2 est une coupe selon la ligne A-A de la figure 1. La figure 3 est analogue à la figure 2, mais montre une autre forme de section transversale dans la zone de guidage30 du piston de siège. La figure 4 est un schéma représentant les conditions de surface et de force sur le piston de siège. Sur la figure 1, il est représenté, une coupe longitudinale, un distributeur à siège 2/2 selon l'invention, qui est 5 actionné, dans cet exemple, manuellement. De façon alterna- tive, il pourrait être également commandé électriquement ou hydrauliquement. Selon l'invention, le piston de siège 1 est fabriqué en une matière synthétique renforcée par des fibres de carbone et, étanchéifié par un joint étanche 11, il est10 agencé de façon axialement déplaçable dans le perçage 2 d'un boîtier 3 fabriqué en un métal léger ou en un alliage métallique léger. Dans la zone du perçage 2, débouche le canal d'entrée 4 agencé de façon centrale qui, alors, par un segment intermédiaire cylindrique, se convertit en la zone15 de surface de siège 5 du boîtier 3. Cette zone de surface de siège 5 coopère avec une surface conique correspondante 6 du piston de siège 1 (des détails de cela sont représentés sur la figure 4). Le ressort de fermeture 7 s'appuie, par une extrémité, sur le piston de siège 1 et, par l'autre extré-20 mité, sur une pièce d'ajustage 8 qui, étanchéifiée au moyen d'un joint d'étanche 9, est agencée dans un tronçon 10 du perçage du boîtier présentant un plus grand diamètre in- terne. L'actionnement du distributeur à siège 2/2 est effectué, dans cet exemple, par un arbre à came 12 pouvant25 être tourné manuellement, qui n'est représenté ici que de façon schématique et partielle. La camé, réalisée sous forme de bille 14, est actionnée par un évidement profilé 13 dans l'arbre à came 12, et le piston de siège 1 est déplacé vers la droite et, ainsi, le blocage de l'écoulement du fluide30 sous pression est supprimé. Pour que le fluide sous pression puisse s'écouler, de façon non gênée, du canal d'entrée 4 à l'espace voisin 15, le piston de siège 1 présente, dans la zone du canal d'entrée 4 et de la surface de siège 5, des évidements 16, 16', 16'' (figure 2). Les évidements 16, 16', 16'' sont répartis symétriquement sur la périphérie, le guidage du piston de siège 1 étant effectué par les nervures d'enveloppe 17, 17', 17'' agencées de façon décalée de 60 . Ces guidages 17, 17', 17'' s'étendent jusqu'à proximité de la surface conique 6 du piston de siège 1. Ainsi, un guidage 5 central précis du piston de siège 1 est garanti sans que l'écoulement du fluide sous pression soit gêné d'une façon quelconque. Dans le cas d'une surface de contact faible dans la zone du siège d'étanchéité 5, 6, inférieure à 0,1 mm en 2 ce qui concerne son extension radiale ou inférieure à 3 mm en ce qui concerne sa surface, il est absolument nécessaire que le piston de siège 1 soit précisément guidé. Chaque coincement aussi - faible soit-il entraîne des défauts d'étanchéité, en particulier dans le cas d'une pression de service élevée. Dans la forme la plus simple, les évidements 16, 16', 16'', comme représenté sur la figure 2, sont limités, en section transversale, par une sécante 18, 18', 18''. Pour de plus grandes dimensions du distributeur à siège 2/2 et, ainsi, de plus grands débits volumiques, il est nécessaire, comme il20 est montré sur la figure 3, d'augmenter la section transversale des évidements 19, 19', 19''. Pour cela, pour des nervures d'enveloppe 17, 17', 17'' sensiblement de même taille, la limitation 23, 23', 23'' des évidements 19, 19', 19'' est cintrée vers l'intérieur, ces limitations 23, 23', 23'' formant, pour simplifier la fabrication, un segment d'arc de cercle. Sur la figure 4, il est représenté, à une échelle agrandie, de façon schématique, une coupe longitudinale partielle du distributeur à siège 2/2 selon l'invention. Pour que le30 piston de siège 1 soit maintenu dans la position de ferme- ture, la condition suivante doit être remplie: Fressort Pfluide (Apiston -Asige) ressort Ä fluide piston. siege En d'autres termes: la force du ressort doit être au moins égale ou supérieure à la force qui résulte du produit de la pression du fluide multipliée par la différence des surfaces de section transversale du piston et du siège. La différence 5 des surfaces est indiquée par les flèches 20, les pointes des flèches étant orientées à l'encontre de la force du ressort. Ainsi, on doit remarquer que la force, résultant de la pression, s'oppose à la force du ressort de fermeture 7. Cette figure montre également que la nervure 17 ne se10 convertit pas sans décrochement en la surface conique 6 du piston de siège 1, mais est interrompue par une rainure 21. Cela présente l'avantage que le piston de siège 1 peut se déplacer librement à l'intérieur du jeu résultant des tolérances de fabrication pour le piston de siège 1 et le15 perçage 2 du boîtier, sans que la surface conique 6 soit soumise, par une arête, à une usure prématurée dans la zone sensible de la surface d'étanchéité. Le contour de la rainure 21 est choisi de sorte qu'elle se convertit sans décrochement en la surface conique 6 du piston de siège 1.20 De façon usuelle, la surface conique 6 présente un angle sensiblement égal à 45 . Contrairement à la nervure 17, l'évidement 16 limité par une sécante, arrondi en 22, se convertit en la zone de surface d'étanchéité, l'arrondi 22 débouchant quelque peu au-dessous du début de la surface25 conique 6. REVENDICATIONS 1. Distributeur à siège 2/2 à commande directe, comportant un boîtier et un piston de siège agencé de façon déplaçable et étanchéifiée dans le perçage du boîtier, dont la surface conique coopère avec une surface de siège agencée dans le boîtier, et un ressort de fermeture qui s'appuie, par une extrémité, dans le boîtier et, par l'autre extrémité, sur le piston de siège, caractérisé en ce que le piston de siège (1), constitué d'une matière synthétique résistante renforcée de fibres de carbone, est agencé dans un boîtier (3) en métal léger ou en un alliage métallique léger. 2. Distributeur à siège selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface conique (6) du piston de siège (1) vaut moins de 3 mm2 et le guidage du piston de siège (1) atteint pratiquement la surface conique (6). 3. Distributeur à siège selon la revendication 2, caractérisé en ce que le guidage du piston présente trois nervures d'enveloppe (17,17',17'') agencées de façon décalée de 60 , avec des évidements se trouvant entre elles. 4. Distributeur à siège selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'évidement (16,16',16'') est limité, en section transversale,(par une sécante (18,18',18''). 5. Distributeur à siège selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'évidement (19,19',19'') est limité, en section transversale, par un segment de courbe (23,23',23'') cintré vers le centre. 6. Distributeur à siège selon une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que, dans la zone de transition entre la nervure (17, 17',17'') et la surface conique (6), il est prévu une rainure (21) qui se convertit sans décrochement en la surface conique (6). 7. Distributeur à siège selon une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la résistance mécanique du piston de sige (1) est suprieure 240 N/mm2 siège (1) est supérieure à 240 N/mia