Brevet FR2715209A1 — publié le 19950721

" Soupape, en particulier pour installation de vide " La présente invention concerne une soupape, en particulier pour installations de vide, avec un boîtier de soupape, avec laquelle on peut comprimer dans le boîtier de soupape un corps d'obturation qui peut coulisser à l'encon- tre de la force d'un ressort avec au moins un joint d'étan- chéité sur un siège de soupape situé du côté du boîtier et dans laquelle une armature ferromagnétique est fixée sur le corps d'obturation, armature qui est logée dans la chambre de la bobine d'un électro- aimant et qui peut coulisser dans celle-ci, le corps d'obturation présentant à l'intérieur du joint d'étanchéité, qui coopère avec le siège de la sou- pape, l'embouchure d'un perçage, qui est en liaison avec la chambre de bobine de l'électro-aimant logeant l'armature. Des soupapes de ce type de construction sont of- fertes dans le commerce. Le corps d'obturation est consti- tué sous la forme d'un disque et est garni d'une tige de soupape, dont une extrémité est constituée sous la forme d'une armature ferromagnétique, cette armature se trouvant dans le chambre de bobine d'un électro-aimant o elle peut coulisser. La tige de soupape passe à travers un ressort hélicoidal, qui d'une part s'appuie sur le côté intérieur dans la partie supérieure du boîtier de la soupape et qui d'autre part repose sur le côté arrière du corps d'obtura- tion en forme de disque. La tige de soupape et le ressort sont reçus par un coussin étanche qui est fixé sur le corps d'obturation en forme de disque d'une part et d'autre part sur le côté intérieur du boîtier de la soupape. A l'inté- rieur de la zone d'étanchéité, qui coopère avec le siège de la soupape situé du côté du boîtier, du corps d'obturation en forme de disque on prévoit un perçage qui passe à tra- vers ce corps d'obturation. Ce perçage sert à équilibrer la pression: si la soupape est fermée et si l'on part du fait qu'une différence de pression s'exerce sur la soupape, par exemple que l'on a une dépression sur l'un des côtés du corps d'obturation, et la pression atmosphérique sur l'au- tre côté, on ne doit pas seulement surmonter lors de l'ou- verture de la soupape au moyen de l'électro-aimant la force de fermeture exercée par le ressort, mais aussi la force qui résulte de la pression s'appliquant sur la surface transversale opérationnelle du mécanisme de soupape. Ceci intervient à l'instant auquel la force qui peut être appli- quée par l'électro-aimant excité est la plus faible. Sur la base des mesures déjà connues et que l'on vient de décrire ci-dessus - décharge de pression à travers le perçage prévu dans le corps d'obturation - on doit seulement faire exer- cer par l'électro-aimant pour ouvrir la soupape, la force qui est nécessaire pour surmonter la force de fermeture du ressort. La construction de soupape déjà connue, mentionnée ci-dessus remplit en vérité ce rôle, toutefois avec des moyens de construction coûteux. Le coussin mentionné ne né- cessite pas seulement beaucoup de place, ses liaisons étan- ches terminales avec les parties de la soupape sont coûteuses, indépendamment du fait que dans le cas de tra- vaux de révision et de maintenance les parties qui nécessi- tent une révision ne sont que difficilement accessibles. Ces soupapes connues sont constituées sous la forme de sou- papes à l'équerre. En partant de cet état de la technique, l'inven- tion a pour objet de créer une soupape qui soit de cons- truction plus simple tout en assurant les fonctions men- tionnées, et avant tout de la constituer, de telle façon que l'on puisse se passer du coussin d'étanchéité coûteux et que les pièces, ayant besoin de maintenance, de la sou- pape soient d'un accès simple et rapide et que malgré la construction simplifiée on puisse construire le boîtier de la soupape comme un tout de façon plus petite et plus com- plète, que ce n'est le cas dans les constructions habituel- les. A cet effet, l'invention concerne une soupape ca- ractérisée en ce que le corps d'obturation est logé par sa section voisine de l'armature dans une tige en forme de douille prolongeant la chambre de bobine dans le boîtier de la soupape et en ce que, quand le corps d'obturation repose sur le siège de la soupape, cette section adhère de façon étanche sur la paroi intérieure de la tige en forme de douille. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention: - la section du corps d'obturation reçue par la tige et la paroi intérieure de la tige est disposé au moins un joint d'étanchéité; - le joint d'étanchéité est fixé sur le corps d'obturation et la paroi intérieure de la partie de la tige qui est tournée vers le siège de la soupape situé du côté du boîtier s'étend en forme de cône en convergeant vers le siège de la soupape; - la face frontale de la tige en forme de douille qui est tournée vers le siège de la soupape situé du côté du boîtier présente un gradin vers l'intérieur et en ce que le ressort hélicoidal qui est traversé axialement par le corps d'obturation repose sur la surface annulaire formée par le gradin, présentant un bord extérieur, ressort héli- coidal dont l'autre extrémité repose dans la zone de la face frontale du corps d'obturation qui coopère avec le siège de la soupape situé du côté du boîtier; - la tige en forme de douille présente du côté frontal une collerette faisant saillie vers l'extérieur, qui est reçue par un perçage décolleté en forme de gradin dans le boîtier de la soupape et en ce que le boîtier de l'électro-aimant est serré contre la face frontale de la tige présentant cette collerette; - le corps d'obturation est constitué sous la forme d'un cylindre oblong, dont la longueur axiale est plus grande que son diamètre; - le perçage reliant la face frontale du corps d'obturation à la chambre de la bobine de l'électro-aimant s'étend pour partie dans le corps d'obturation, pour partie dans l'armature; - la longueur axiale du corps d'obturation est plus grande que la longueur axiale de la tige en forme de douille; - quand la soupape est ouverte, le joint d'étan- chéité du corps d'obturation qui coopère avec la paroi in- térieure de la tige en forme de douille repose au-dessus de la partie s'étendant en forme de cône de cette paroi inté- rieure et est à une certaine distance de celle-ci; - la soupape est constituée comme une soupape d'équerre et que les plans des orifices d'entrée ou de sor- tie sont disposés en formant un angle l'un par rapport à l'autre. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation de l'invention représenté sur les dessins dans lesquels: - la figure 1 et la figure 2 montrent une coupe verticale à travers une soupape selon l'invention et en fait dans sa position ouverte (figure 1) et dans sa posi- tion fermée (figure 2). Le boîtier de la soupape possède un orifice d'en- trée et un orifice de sortie 2 et 3, dont les plans se trouvent à angle droit l'un par rapport à l'autre, étant noté que ces concepts (orifices d'entrée et de sortie) doi- vent être pris ici dans un sens tout à fait général sans rapport avec un sens d'écoulement déterminé du fluide. A l'intérieur du boîtier de la soupape 1, on a monté un corps d'obturation 4 de façon axiale. Ce corps d'obturation 4 est constitué sous la forme d'un cylindre longitudinal, dont l'étendue axiale est plus grande que son diamètre. Sur l'une de ses faces frontales libres 5, on a ménagé une rai- nure qui fait tout le tour avec un joint d'étanchéité 6, qui coopère dans le cas de la soupape fermée (figure 1) avec le siège 7 de la soupape situé du côté du boîtier et repose de façon étanche sur celui-ci. Dans la zone de la face frontale libre 5, le corps d'obturation 4 possède une collerette 8 qui fait saillie latéralement. A proximité de son autre face frontale 9, on prévoit dans la paroi du corps d'obturation 4 une rainure qui fait tout le tour avec un joint d'étanchéité 10. Sur cette face frontale 9 repose une armature 11 cylindrique, formée en une matière ferroma- gnétique, qui est reliée de façon solidaire au corps d'ob- turation 4 par l'intermédiaire d'une liaison filetée 12. Cette armature 11 est située dans une chambre de bobine 13 d'un électro-aimant 14, dans laquelle elle peut coulisser. Un perçage 15 dans le boîtier 1 de la soupape, à travers lequel passe l'armature 11, possède un bord décolleté en forme de gradin, sur lequel repose la collerette 16 faisant saillie vers l'extérieur d'une tige 17 en forme de douille, qui de son côté pénètre à l'intérieur du boîtier de la sou- pape 1. La paroi intérieure 18 de la partie de cette tige 17, en forme de douille, tournée vers le siège de la sou- pape 7 située du côté du boîtier s'étend en forme de cône et en fait de façon convergente vers le siège mentionné de la soupape. La longueur axiale de cette tige 17 en forme de douille et celle du corps d'obturation 4 sont accordées l'une à l'autre de telle façon que quand la soupape est fermée (figure 1) la partie supérieure du corps d'obtura- tion 4 pénètre dans cette tige 17 en forme de douille, le joint d'étanchéité 10 prévu sur le corps d'obturation 4 re- posant, quand la soupape est fermée, de façon étanche sur la paroi intérieure 18 mentionnée constituée en forme de cône. La face frontale de la tige 17 en forme de douille qui est tournée du côté du siège 7 de la soupape située du côté du boîtier est étagée vers l'intérieur et sur la surface annulaire formée par le gradin, présentant un bord extérieur 19 repose le ressort hélicoïdal 20 tra- versé axialement par le corps d'obturation 4. L'autre ex- trémité de ce ressort hélicoidal 20 se trouve dans la zone de la face frontale 5 du corps d'obturation 4, qui coopère avec le siège 7 de la soupape situé du côté du boîtier et en fait sur une collerette 8, qui fait saillie latéralement dans cette zone. Le boîtier 21 de l'électro-aimant 14 est serré contre la face frontale de la tige 17 en forme de douille qui présente la collerette 16. Les moyens prévus ici pour réaliser cela n'ont pas été représentés par souci de visi- bilité. Comme moyens, on utilise pour cela des vis et des filetages. Le corps d'obturation 4 présente à l'intérieur du joint d'étanchéité 6 qui coopère avec le siège 7 de la sou- pape situé du côté du boîtier l'embouchure d'un perçage 22, qui est en liaison avec la chambre de bobine 13 de l'élec- tro-aimant 14 qui reçoit l'armature 11. Le perçage 22 qui relie la face frontale 5 du corps d'obturation 4 avec la chambre de la bobine 13 de l'électro-élément 14 s'étend pour partie dans ce cas dans le corps d'obturation 4, pour partie dans l'armature 11. Quand la soupape est ouverte (figure 2), le joint d'étanchéité 10, qui coopère avec la paroi intérieure 18 de la tige 17 en forme de douille, du corps d'obturation 4 se trouve au-dessus de la partie s'étendant en forme de cône de cette paroi intérieure 18 et est en outre à une certaine distance de celle-ci. Si l'on part du fait que la soupape qui se trouve à l'intérieur d'une installation est fermée et que règne dans une branche de conduite A la pression atmosphérique, dans l'autre branche de conduite B par contre une dépres- sion, on peut voir à partir de la figure 1 que la branche de conduite B est reliée par le perçage 22 à la chambre 13 de la bobine de l'électroaimant 14, de telle sorte que dans ces chambres réunies l'une à l'autre règne une seule et même pression (dépression). Si l'électro- aimant 14 est excité et ouvre la soupape, il faut que l'électro-aimant développe une force juste assez grande pour que la force de fermeture produite par le ressort hélicoidal 20 puisse être surmontée. Ceci indépendamment du fait de savoir quelle est l'importance de la différence de pression entre la branche A et la branche B, quand la soupape est fermée. Ceci en se passant des coussins d'étanchéité utilisés jusqu'ici, qui prennent de la place et pour le montage desquels il faut consentir une dépense considérable, le boîtier de la sou- pape peut être construit d'une manière considérablement plus compacte grâce aux mesures selon l'invention et malgré la construction simplifiée. La soupape décrite précédemment est constituée sous la forme d'une soupape d'équerre. Les mesures selon l'invention ne sont toutefois pas limitées aux soupapes d'équerre. On peut les utiliser aussi dans le cas des sou- papes droites, dans lesquelles les plans des orifices d'en- trée ou de sortie (2, 3) se trouvent parallèles l'un à l'autre. Nomenclature 1. Boîtier de soupape 2. Orifice d'entrée 3. Orifice de sortie 4. Corps d'obturation 5. Face frontale 6. Joint d'étanchéité 7. Siège de soupape 8. Collerette 9. Face frontale 10.Joint d'étanchéité 11.Armature 12.Liaison à vis 13.Chambre de bobine 14.Electro-aimant 15.Perçage 16.Collerette 17. Tige 18.Paroi intérieure 19.Bord extérieur 20.Ressort hélicoidal 21.Boîtier 22.Perçage R E V E N D I CATIONS 1 ) Soupape, en particulier pour installations de vide, avec un boîtier de soupape (1), avec laquelle on peut comprimer dans le boîtier de soupape (1) un corps d'obtura- tion (4) qui peut coulisser à l'encontre de la force d'un ressort (20) avec au moins un joint d'étanchéité (6) sur un siège de soupape (7) situé du côté du boîtier et dans laquelle une armature ferromagnétique (11) est fixée sur le corps d'obturation (4), armature qui est logée dans la chambre de la bobine (13) d'un électro-aimant (14) et qui peut coulisser dans celle-ci, le corps d'obturation (4) présentant à l'intérieur du joint d'étanchéité (6), qui coopère avec le siège de la soupape (7), l'embouchure d'un perçage (22), qui est en liaison avec la chambre de bobine (13) de l'électro-aimant (14) logeant l'armature (11), sou- pape caractérisée en ce que le corps d'obturation (4) est logé par sa section voisine de l'armature (11) dans une tige (17) en forme de douille prolongeant la chambre de bo- bine (13) dans le boîtier de la soupape (1) et en ce que, quand le corps d'obturation (4) repose sur le siège (7) de la soupape, cette section adhère de façon étanche sur la paroi intérieure (18) de la tige en forme de douille (17). 2 ) Soupape selon la revendication 1, caractéri- sée en ce qu'entre la section du corps d'obturation (4) re- çue par la tige (17) et la paroi intérieure (18) de la tige (17) est disposé au moins un joint d'étanchéité (10). 3 ) Soupape selon la revendication 1 ou 2, carac- térisée en ce que le joint d'étanchéité (10) est fixé sur le corps d'obturation (4) et la paroi intérieure (18) de la partie de la tige (17) qui est tournée vers le siège de la soupape (7) situé du côté du boîtier s'étend en forme de cône en convergeant vers le siège (7) de la soupape. 4 ) Soupape selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que la face frontale de la tige (17) en forme de douille qui est tournée vers le siège (7) de la soupape si- tué du côté du boîtier présente un gradin vers l'intérieur et en ce que le ressort hélicoidal (20) qui est traversé axialement par le corps d'obturation (4) repose sur la sur- face annulaire formée par le gradin, présentant un bord ex- térieur (19), ressort hélicoidal dont l'autre extrémité repose dans la zone de la face frontale du corps d'obtura- tion (4) qui coopère avec le siège (7) de la soupape situé du côté du boîtier. ) Soupape selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisée en ce que la tige en forme de douille (17) présente du côté frontal une collerette (16) faisant saillie vers l'extérieur, qui est reçue par un per- çage (15) décolleté en forme de gradin dans le boîtier (1) de la soupape et en ce que le boîtier (21) de l'électro- aimant (14) est serré contre la face frontale de la tige (17) présentant cette collerette (16). 6 ) Soupape selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que le corps d'obturation (4) est constitué sous la forme d'un cylindre oblong, dont la longueur axiale est plus grande que son diamètre. 7 ) Soupape selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que le perçage (22) reliant la face frontale du corps d'obturation (4) à la chambre de la bobine (13) de l'électro-aimant (14) s'étend pour partie dans le corps d'obturation (4), pour partie dans l'armature (11). 8 ) Soupape selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 7, caractérisée en ce que la longueur axiale du corps d'obturation (4) est plus grande que la longueur axiale de la tige en forme de douille (17). 9 ) Soupape selon la revendication 3, caractéri- sée en ce que quand la soupape est ouverte, le joint d'étanchéité (10) du corps d'obturation (4) qui coopère avec la paroi intérieure (18) de la tige (17) en forme de douille repose au-dessus de la partie s'étendant en forme ll de cône de cette paroi intérieure (18) et est à une cer- taine distance de celle-ci. ) Soupape selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle est constituée comme une soupape d'équerre et que les plans des orifices d'entrée ou de sortie (2, 3) sont disposés en formant un angle l'un par rapport à l'autre.