Brevet FR2715451A3 — publié le 19950728

FR 2715451 A3 19950728 FR 9400777 A 19940125 VANNE DE COMMANDE D'ECOULEMENT A COMMANDE MAGNETIQUE L'invention se rapporte à une vanne de commande d'écoulement, plus particulièrement à une vanne de commande d'écoulement à commande magnétique qui peut prévenir efficacement la production de fuite. Les vannes sont utilisées pour commander la quantité de fluide, tel que de l'eau, de l'huile ou du gaz, qui les traverse. Dans le cas d'une vanne classique, on manoeuvre une manette ou un levier de façon à faire tourner en correspondance une pièce de vanne de la vanne, commandant ainsi l'écoulement du fluide à travers une sortie de cette dernière. La plupart des vannes classiques ont tendance à souffrir de fuite. Afin de résoudre ce problème, la pièce de vanne est pourvue habituellement d'une bague d'étanchéité. Même avec l'incorporation d'une bague d'étanchéité, une fuite peut encore se produire due à la durée de vie relativement courte de cette dernière. En conséquence, le but de la présente invention est de proposer une vanne de commande d'écoulement à commande magnétique qui peut prévenir efficacement l'arrivée d'une fuite. En conséquence, la vanne de commande d'écoulement à commande magnétique de la présente invention comprend: un élément tubulaire en métal avec une partie d'extrémité supérieure, une partie d'extrémitéinférieure et une partie intermédiaire entre lesdites parties d'extrémités supérieure et inférieure, ladite partie intermédiaire comportant une face de cloison extérieure qui est formée avec une encoche annulaire; une bague magnétique entraînée disposée de façon à pouvoir tourner dans ladite partie intermédiaire dudit élément tubulaire en métal, ladite bague magnétique entraînée comportant une extrémité inférieure et une cloison extérieure périphérique d'une première polarité; une pièce de vanne circulaire qui peut tourner disposée dans ladite partie intermédiaire dudit élément tubulaire en métal et reliée à ladite extrémité inférieure de ladite bague magnétique entraînée, ladite pièce de vanne qui peut tourner comportant une face inférieure et étant formée avec une paire de premières ouvertures diamétralement opposées; une pièce de vanne circulaire fixe fixée dans ladite partie d'extrémité inférieure dudit élément tubulaire en métal, ladite pièce de vanne fixe comportant une face supérieure en contact étanche avec ladite face inférieure de ladite pièce de vanne qui peut tourner et étant formée avec une paire de secondes ouvertures diamétralement opposées; et une bague magnétique d'entraînement emmanchée sur ladite face extérieure de cloison de ladite partie intermédiaire dudit élément tubulaire en métal dans ladite encoche annulaire, ladite bague magnétique d'entraînement comportant une cloison intérieure périphérique d'une seconde polarité opposée à ladite première polarité, ladite bague magnétique d'entraînement étant capable de tourner pour faire tourner ladite bague magnétique entraînée avec elle de façon à faire tourner en même temps ladite pièce de vanne qui peut tourner par rapport à ladite pièce de vanne fixe entre une première position, à laquelle lesdites premières et secondes ouvertures sont alignées et une seconde position, à laquelle ladite pièce de vanne qui peut tourner recouvre complètement lesdites secondes ouvertures. D'autres particularités et avantages de la présente invention vont apparaître plus clairement à la lecture de la descriptiondétaillée dumode de réalisation préf éré donnée en référence aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue éclatée du mode de réalisation préféré d'une vanne de commande d'écoulement à commande magnétique selon la présente invention; la figure 2 est une vue en perspective représentant l'assemblage du mode de réalisation préféré; la figure 3 est une vue en coupe du mode de réalisation préféré selon la ligne III-IIIde la figure 2; la figure 4 est une autre vue en coupe du mode de réalisation préféré selon la ligne IV-IV de la figure 2; la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 3 pour représenter le mode de réalisation préféré à l'état d'ouverture complète; la figure 6 est une vue en coupe selon la ligne VI- VI de la figure 3; les figures 7 et 8 sont des vues en coupe qui représentent le mode de réalisation préféré à l'état d'ouverture partielle; la figure 9 est une vue en coupe qui représente le mode de réalisation préféré à l'état de fermeture complète; la figure 10 est une vue en coupe du mode de réalisation préféré selon la ligne X-X de la figure 9; et la figure 11 est une vue en coupe du mode de réalisation préféré selon la ligne XI-XIde la figure 9. En se référant à la figure 1, le mode de réalisation préféré d'une vanne de commande d'écoulement à commande magnétique selon la présente invention est représenté comme étant composé d'un élément tubulaire en métal 1, d'une bague magnétique entraînée 30, d'une pièce de vanne rotative 40, d'une pièce de vanne fixe 50, et d'une bague magnétique d'entraînement 60. L'élément tubulaire en métal 1 comprend un siège tubulaire 10 et un tube de montage 20. Le siège tubulaire 10 a une partie supérieure 11 et une partie inférieure 12 qui sont utilisées respectivement comme partie dextrémité supérieure et comme partie5 intermédiaire de l'élément tubulaire en métal 1. La partie supérieure 11 du siège tubulaire 10 est formée avec un filetage intérieur 111 de façon à permettre sa liaison avec un tube d'entrée 100, tel que représenté à la figure 3. Le siège tubulaire 10 comporte une10 collerette annulaire vers l'intérieur 131 qui définit une ouverture à diamètre réduit 13 entre les parties supérieure 11 et inférieure 12. Le siège tubulaire 10 est en outre pourvu d'une collerette hexagonale vers l'extérieur 14 sur la face extérieure de la partie supérieure 11 et d'une collerette annulaire vers l'extérieur 15 adjacente à la collerette hexagonale vers l'extérieur 14. La partie inférieure 12 du siège tubulaire 10 comporte une extrémité distale qui est formée avec un filetage extérieur 16. Le tube de montage 20 est utilisé en tant que partie d'extrémité inférieure de l'élément tubulaire en métal 1 et comporte une extrémité supérieure avec un filetage intérieur 21 et une collerette annulaire vers l'intérieur 221 adjacente à l'extrémité supérieure 21. La collerette vers l'intérieur 221 comporte une face supérieure qui est formée avec une paire de trous de goupille aveugles diamétralement opposés 22 et comporte en outre une cloison intérieure périphérique qui définit un trou central 26, et qui est formée avec une paire de passages en éventail diamétralement opposés 28. L'extrémité supérieure 21 du tube de montage 20 est vissée sur le filetage extérieur 16 de la partie inférieure 12 du siège tubulaire 10 de façon à constituer l'élément tubulaire en métal 1. On peut appliquer de la colle au moment de relier le siège tubulaire 10 et le tube de montage 20 afin d'éviter effectivement la fuite. L'extrémité supérieure 21 du tube de montage 20 comporte une face de support 23 qui coopère avec la collerette annulaire vers l'extérieur sur la partie supérieure 11 du siège tubulaire 10 et avec la face extérieure de la cloison de la partie inférieure 12 du siège tubulaire 10 de façon à constituer une encoche annulaire 151, telle que représentée à la figure 3. L'extrémité supérieure 21 du tube de montage 20 est formée avec une rainure de limitation 24 qui s'étend sur sa circonférence. Dans ce mode de réalisation, la rainure de limitation 24 a un angle de 120 . Le tube de montage 20 comporte en outre une collerette hexagonale vers l'extérieur 27 et une extrémité inférieure 25 qui est formée avec un filetage intérieur 251 de façon à permettre la liaison avec un tube de sortie 200, tel que représenté à la figure 3. La bague magnétique entraînée 30 et la pièce de vanne rotative 40 sont disposées de façon à pouvoir tourner dans la partie inférieure 12 enfermée par le siège tubulaire 10. La bague magnétique entraînée 30 enferme un trou traversant axial 311 et comprend une coquille en matière plastique 31 qui enferme un ensemble magnétique annulaire 32. La coquille en matière plastique 31 recouvre une cloison intérieure périphérique 321, une cloison supérieure et une cloison inférieure de l'ensemble magnétique annulaire 32. La coquille en matière plastique 31, cependant, ne recouvre pas la cloison extérieure périphérique 322 de l'ensemble magnétique 32. La coquille en matière plastique 31 comporte une extrémité inférieure qui est formée avec une paire de nervures d'insertion diamétralement opposées 312. Les nervures d'insertion 312 s'étendent dans une direction radiale vers l'intérieur et sont de forme globalement triangulaire. L'ensemble magnétique annulaire 32 est constitué de huit pièces magnétiques 320 qui s'étendent suivant l'axe. Les cloisons périphériques intérieure et extérieure 321, 322 de l'ensemble magnétique 32 sont de polarités opposées. Chacune des pièces magnétiques 320 comporte une cloison latérale 323 qui est adjacente à l'une des cloisons des pièces magnétiques 320 et qui est formée avec une rainure qui s'étend dans le sens de5 la longueur 324. Des nervures de montage 312 remplissent les rainures 324 lorsque la coquille en matière plastique 31 est formée au cours d'une opération de moulage par injection. La pièce de vanne rotative 40 est une pièce circulaire en céramique qui comporte une face supérieure qui est formée avec une paire d'encoches en secteur de cercle diamétralement opposées 41 pour recevoir les nervures d'insertion 312 de la bague magnétique entraînée 30. La pièce de vanne 40 est de plus formée avec une paire d'ouvertures en secteur de cercle diamétralement opposées 42, chacune d'elles étant située entre les encoches 41. La pièce de vanne fixe 50 est aussi formée comme une pièce circulaire en céramique et comporte une face supérieure qui est en contact étanche avec la face inférieure de la pièce de vanne rotative 40. La pièce de vanne 50 est formée avec une paire d'ouvertures fluidiques diamétralement opposées 51 qui peuvent être alignées de façon sélective avec les ouvertures en secteur de cercle 42 et qui sont de forme similaire à ces dernières. Les ouvertures fluidiques 51 permettent la communication entre les ouvertures en secteur de cercle 42 et les passages 28 dans la collerette vers l'intérieur 221 du tube de montage 20. La pièce de vanne 50 comporte une face inférieure qui est formée avec une paire de trous de goupille aveugles diamétralement opposés 52 qui sont à aligner avec les trous de goupille 22 dans la collerette vers l'intérieur 221. Les goupilles 521 s'étendent à l'intérieur des trous de goupille alignés 22, 52 de façon à immobiliser la pièce de vanne 50 sur le tube de montage 20. La face supérieure de la pièce de vanne 50 est en outre formée avec une rainure annulaire périphérique 53. Une bague d'étanchéité 70 est disposée dans la rainure périphérique 53 et est en contact étanche avec une face distale de support de la partie inférieure 12 du siège tubulaire 10. La bague magnétique d'entraînement 60 est emmanchée sur l'élément tubulaire en métal 1 dans l'encoche annulaire 151. La bague magnétique d'entraînement 60 comprend une coquille en matière plastique 61 qui enferme un ensemble magnétique annulaire 62. La coquille en matière plastique 61 recouvre une cloison extérieure périphérique 622, une cloison supérieure et une cloison inférieure de l'ensemble magnétique annulaire 62. La coquille en matière plastique 61, cependant, ne recouvre pas la cloison intérieure périphérique 621 de l'ensemble magnétique 62. L'ensemble magnétique annulaire 62 est constitué de huit pièces magnétiques 620 qui s'étendent suivant l'axe. Les cloisons intérieure et extérieure périphériques 621, 622 de l'ensemble magnétique 62 ont des polarités opposées. La polarité de la cloison intérieure périphérique 621 de l'ensemble magnétique 62 doit être l'opposé de celle de la cloison extérieure périphérique 322 de l'ensemble magnétique 32 pour permettre l'attraction entre les ensembles magnétiques 32, 62. Chacune des pièces magnétiques 620 comporte une cloison latérale 623 qui est adjacente à celle d'une autre des pièces magnétiques 620 et qui est formée avec une rainure qui s'étend dans le sens de la longueur 624. Les nervures de montage 611 remplissent les rainures 624 lorsque la coquille en matière plastique 61 est en cours de réalisation par moulage par injection. La coquille en matière plastique 61 comporte en outre une extrémité inférieure qui est formée avec une saillie de limitation qui s'étend vers le bas 63 en s'étendant à l'intérieur de la rainure de limitation 24 dans le tube de montage 20. Dans ce mode de réalisation, la saillie de limitation 24 a un angle de 300. L'assemblage du mode de réalisation préféré est comme suit: en se référant aux figures 2 et 3, les nervures d'insertion 313 de la bague magnétique entraînée 30 sont initialement insérées à l'intérieur des encoches 41 de la pièce de vanne rotative 40 avant l'insertion de la bague magnétique entraînée 30 et de la pièce de vanne rotative 40 dans la partie inférieure 12 du siège tubulaire 10. Lorsqu'elle est insérée, la cloison extérieure périphérique 322 de l'ensemble magnétique 32 et la périphérie de la pièce de vanne rotative 40 sont de préférence en contact coulissant avec la face intérieure de cloison de la partie inférieure 12 du siège tubulaire 10. La bague magnétique d'entraînement 60 est ensuite emmanchée sur le siège tubulaire 10 de sorte que la cloison intérieure périphérique 621 de l'ensemble magnétique 62 soit en contact coulissant avec la face de cloison extérieure de la partie inférieure 12 du siège tubulaire 10. La bague d'étanchéité 70 est disposée dans la rainure périphérique 53 de la pièce de vanne fixe 50, et la pièce de vanne fixe 50 est montée sur la collerette vers l'intérieur 221 du tube de montage 20 au moyen des goupilles 521. Les ouvertures fluidiques 51 dans la pièce de vanne 50 sont alignées à ce stade avec les passages 28 dans la collerette vers l'intérieur 221. Enfin, l'extrémité supérieure 21 du tube de montage 20 est introduit par vissage sur le filetage extérieur 16 sur la partie inférieure 12 du siège tubulaire 10 de façon à constituer l'élément tubulaire en métal 1. La saillie de limitation 63 de la bague magnétique d'entraînement 60 s'étend à ce stade à l'intérieur de la rainure de limitation 24 dans le tube de montage 20. L'accouplement entre le siège tubulaire et le tube de montage 20 peut être réalisé en utilisant un outil (non représenté) qui met en prise les collerettes vers l'extérieur 14, 27 de façon à permettre une rotation relative entre le siège tubulaire 10 et le tube de montage 20. Après que le siège tubulaire 10 a été accouplé hermétiquement avec le tube de montage 20, la face distale de support de la partie inférieure 12 du siège tubulaire 10 est hermétiquement pressée contre la bague d'étanchéité 70 pour presser de façon correspondante la pièce de vanne fixe 50 vers la collerette vers l'intérieur 221 du tube10 de montage 20, évitant ainsi la production de fuite. En se référant de nouveau à la figure 2, afin de faciliter le fonctionnement correcte de la vanne de commande d'écoulement de la présente invention, le tube de montage 20 est pourvu d'une marque triangulaire 291, 292 adjacente à chaque extrémité de la rainure de limitation 24. L'un des mots "OUVERT" et "FERME" est imprimé de façon adjacente respectivement aux marques 291, 292. La saillie de limitation 63 de la bague magnétique d'entraînement 60 est aussi pourvue d'une marque 631. Lorsque la marque 631 de la saillie de limitation 63 est alignée avec la marque 291, les ouvertures en secteur de cercle 42 dans la pièce de vanne rotative 40 sont alignées avec les ouvertures fluidiques 51 dans la pièce de vanne fixe 50. La vanne de commande d'écoulement permet à ce stade la traversée du fluide, tel que représenté à la figure 5. Lorsque la marque 631 est alignée avec la marque 292, les ouvertures en secteur de cercle 42 dans la pièce de vanne rotative 40 sont décalées de 90 par rapport aux ouvertures fluidiques 51 dans la pièce de vanne fixe 50. La vanne de commande d'écoulement évite à ce stade la traversée du fluide, tel que représenté aux figures et 11. En se référant aux figures 3 à 6, lorsque la vanne de commande d'écoulement de la présente invention est ouverte, le fluide provenant du tube d'entrée 100 s'écoule à travers le trou traversant 311 de la bague magnétique entraînée 31, à travers les ouvertures en secteur de cercle 42 dans la pièce de vanne rotative , à travers les ouvertures fluidiques 51 dans la pièce de vanne fixe 50, et à travers le trou central 26 et les passages 28 dans la collerette vers l'intérieur 221 du tube de montage 20 afin d'atteindre le tube de sortie 200. En se référant aux figures 7 et 8, lorsque la bague magnétique d'entraînement 60 est mise en rotation de façon à déplacer la saillie de limitation 63 à mi- chemin le long de la rainure de limitation 24, la bague magnétique entraînée 30 tourne avec elle à cause de la présence d'une force d'attraction entre les bagues magnétiques 30, 60. La pièce de vanne rotative 40 tourne avec la bague magnétique entraînée 30 de sorte que la pièce de vanne 40 recouvre légèrement les ouvertures 51 pour limiter la traversée du fluide. En conséquence, la rotation de la bague magnétique d'entraînement 60 peut résulter de variations de l'écoulement du fluide à travers la vanne de commande d'écoulement de la présente invention. De plus, seulement une faible quantité de force appliquée est nécessaire pour faire tourner la bague magnétique d'entraînement 60 lorsque l'on fait varier l'écoulement de fluide à travers la vanne de commande d'écoulement. En se référant aux figures 9, 10 et 11, lorsque la marque 631 est alignée avec la marque 292, la pièce de vanne rotative 40 recouvre complètement les ouvertures fluidiques 51 dans la pièce de vanne fixe 50, permettant ainsi d'éviter l'écoulement du fluide jusqu'au tube de sortie 200. Il convient de noter que l'amplitude du mouvement angulaire par la bague magnétique d'entraînement 60 est limitée par la largeur de la rainure de limitation 24. Puisque la saillie de limitation 63 a un angle de , la rotation de la bague magnétique d'entraînement est limitée à 90 . Ceci est suffisant pour permettre le déplacement de la pièce de vanne rotative 40 entre une première position, dans laquelle les ouvertures en secteur de cercle 42 dans la pièce de vanne rotative 40 sont alignées avec les ouvertures fluidiques 51 dans la5 pièce de vanne fixe 50, et une seconde position, dans laquelle la pièce de vanne rotative 40 recouvre complètement les ouvertures fluidiques 51. REVENDICATIONS 1. Vanne de commande d'écoulement à commande magnétique caractérisée par: un élément tubulaire en métal (1) avec une partie d'extrémité supérieure (11), une partie d'extrémité inférieure (20) et une partie intermédiaire (12) entre lesdites parties dextrémités supérieure et inférieure (11, 20), ladite partie intermédiaire (12) comportant une face de cloison extérieure qui est formée avec une encoche annulaire (151); une bague magnétique entraînée (30) disposée de façon à pouvoir tourner dans ladite partie intermédiaire (12) dudit élément tubulaire en métal (1), ladite bague magnétique entraînée (30) comportant une extrémité inférieure et une cloison extérieure périphérique (322) d'une première polarité; une pièce de vanne circulaire qui peut tourner (40) disposée dans ladite partie intermédiaire (12) dudit élément tubulaire en métal (1) et reliée à ladite extrémité inférieure de ladite bague magnétique entraînée (30), ladite pièce de vanne qui peut tourner (40) comportant une face inférieure et étant formée avec une paire de premières ouvertures diamétralement opposées (42); une pièce de vanne circulaire fixe (50) fixée dans ladite partie extrémité inférieure (20) dudit élément tubulaire en métal (1), ladite pièce de vanne fixe (50) comportant une face supérieure en contact étanche avec ladite face inférieure de ladite pièce de vanne qui peut tourner (40) et étant formée avec une paire de secondes ouvertures diamétralement opposées (51); et une bague magnétique d'entraînement (60) emmanchée sur ladite face extérieure de cloison de ladite partie intermédiaire (12) dudit élément tubulaire en métal (1) dans ladite encoche annulaire (151), ladite bague magnétique d'entraînement (60) comportant une cloison intérieure périphérique (621) d'une seconde polarité opposée à ladite première polarité, ladite bague magnétique d'entraînement (60) étant capable de tourner pour faire tourner avec elle ladite bague magnétique entraînée (30) de façon à faire tourner en même temps ladite pièce de vanne qui peut tourner (40) par rapport à ladite pièce de vanne fixe (50) entre une première position, à laquelle10 lesdites premières et secondes ouvertures (42, 51) sont alignées et une seconde position, à laquelle ladite pièce de vanne qui peut tourner (40) recouvre complètement lesdites secondes ouvertures (51). 2. Vanne de commande d'écoulement à commande magnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite encoche annulaire (151) comporte une extrémité inférieure et en ce que ledit élément tubulaire en métal (1) est formé avec une rainure de limitation (24) qui s'étend sur sa circonférence suivant un angle prédéterminé adjacent à ladite extrémité inférieure de ladite encoche annulaire (151) et qui communique avec ladite encoche annulaire (151), ladite bague magnétique d'entraînement (60) comportant une saillie de limitation (63) qui s'étend vers le bas dans ladite rainure de limitation (24). 3. Vanne de commande d'écoulement à commande magnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que: ladite bague magnétique entraînée (30) comprend une première coquille en matière plastique (31) et un premier ensemble magnétique annulaire (32) avec des cloisons supérieure et inférieure, et des cloisons périphériques intérieure et extérieure, ladite première coquille en matière plastique (31) recouvrant lesdites cloisons supérieure et inférieure et ladite cloison intérieure périphérique dudit premier ensemble magnétique annulaire (32); et ladite bague magnétique d'entraînement (60) comprend une second coquille en matière plastique (61) et un second ensemble magnétique annulaire (62) avec des cloisons supérieure et inférieure, et des cloisons périphériques intérieure et extérieure, ladite seconde coquille en matière plastique (61) recouvrant lesdites cloisons supérieure et inférieure et ladite cloison extérieure périphérique dudit second ensemble magnétique annulaire (62). 4. Vanne de commande d'écoulement à commande magnétique selon la revendication 3, caractérisée en outre en ce que les pièces de vanne rotative et fixe (40, 50) sont réalisées en céramique. 5. Vanne de commande d'écoulement à commande magnétique selon la revendication 3, caractérisée en outre en ce que ladite première coquille en matière plastique (31) comporte une extrémité inférieure qui est formée avec une paire de nervures d'insertion diamétralement opposées (312) qui s'étendent dans une direction radiale vers l'intérieur, et en ce que ladite pièce de vanne rotative (40) comporte une face supérieure qui est formée avec une paire d'encoches diamétralement opposées (41) pour recevoir lesdites nervures d'insertion (312). 6. Vanne de commande d'écoulement à commande magnétique selon la revendication 3, caractérisée en outre en ce que chacun des premier et second ensembles magnétiques annulaires (32, 62) contient un nombre équivalent de pièces magnétiques (320, 620) qui s'étendent suivant l'axe. 7. Vanne de commande d'écoulement à commande magnétique selon la revendication 6, caractérisée en outre en ce que chacune desdites pièces magnétiques (320, 620) comporte une cloison latérale (323, 623) qui est adjacente à une autre cloison desdites pièces magnétiques (320, 620) et qui est formée avec une rainure qui s'étend dans le sens de la longueur (324, 624), et en ce que chacune desdites première et seconde coquilles en matière plastique (31, 61) comporte une pluralité de nervures de montage (312, 611) qui remplissent lesdites rainures (324, 624) desdites5 pièces magnétiques (320, 620).