Brevet FR2756900A1 — publié le 19980612

La présente invention concerne une vanne distributrice. Les vannes distributrices commandent deux trajets de fluide. Par exemple, des vannes distributrices ont été traditionnellement utilisées dans des systèmes de chauffage central pour distribuer ou diriger l'eau chaude provenant de la chaudière soit vers le réseau d'eau chaude domestique, soit vers le réseau de radiateurs, en fonction de la demande. De telles vannes distributrices sont utilisées de plus en plus dans la chaudière, en particulier dans les chaudières mixtes. Cela a imposé de nouvelles contraintes à la vanne, en particulier en ce qui concerne son o coût, ses besoins en puissance et son temps de réponse. A présent, les vannes distributrices sont généralement du type à ressort de rappel. Avec une telle conception, I'actionneur de la vanne doit vaincre la force d'un ressort et fournir la pression nécessaire pour fermer l'un des orifices de la vanne. Lorsque l'actionneur est désexcité, le ressort ramène l'organe obturateur de la vanne jusqu'à l'autre orifice de celle-ci et fournit la pression nécessaire pour fermer cet autre orifice. Dans de nombreux modèles de vanne à ressort de rappel, il y a lieu de fournir du courant de manière continue afin d'agir contre la force du ressort et de maintenir l'obturateur de la vanne en place contre l'un des orifices de la vanne. La présente invention a pour but de fournir une nouvelle vanne distributrice, qui réduit les problèmes posés par les vannes connues. Conformément à la présente invention, il est fourni une vanne distributrice qui possède un organe obturateur pouvant être déplacé pour fermer un orifice sélectionné parmi deux orifices, et un actionneur bistable à verrouillage magnétique, qui est agencé pour déplacer l'organe obturateur entre les deux orifices, vanne dans laquelle ledit actionneur est agencé pour effectuer un verrouillage magnétique dans chacune des deux positions extrêmes, dans chacune desquelles l'organe obturateur ferme respectivement l'un des orifices. Dans un mode de réalisation d'une vanne distributrice selon l'invention, I'actionneur est agencé pour se verrouiller magnétiquement dans chacune de ses deux positions extrêmes. Ceci signifie que la force nécessaire pour fermer chaque orifice est fournie par des forces magnétiques, de sorte qu'aucun courant n'a besoin d'être fourni à l'actionneur pour le maintenir dans l'une ou l'autre de ses positions extrêmes. En outre, comme l'actionneur est agencé pour déplacer l'organe obturateur entre les deux orifices, aucun ressort n'est nécessaire et une fermeture parfaitement étanche peut être obtenue au niveau de chaque orifice. Dans un mode préféré de réalisation, I'actionneur comprend un solénoïde à verrouillage magnétique, agencé pour déplacer une longue tige de commande dans chacune de ses deux directions longitudinales opposées, le mouvement de la tige de commande étant agencé pour déplacer l'organe obturateur de la vanne. Par exemple, la tige de commande peut être reliée à l'organe obturateur. A titre de variante, la tige de commande peut être couplée à un support de l'organe obturateur. Dans un mode préféré de réalisation, les deux orifices de la vanne sont alignés et le support de l'organe obturateur comprend une tige allongée de support, qui porte l'organe obturateur et qui s'étend à travers chacun des deux orifices de la vanne. Ainsi, un mouvement de la tige de support dans son sens longitudinal déplace l'organe obturateur entre les deux orifices. Dans un mode préféré de réalisation, le solénoïde comprend deux bobines entre lesquelles est disposé un aimant permanent annulaire, et un noyau plongeur en une matière magnétique, qui s'étend coaxialement au deux bobines et à l'aimant permanent, de telle façon que l'envoi d'un courant continu dans l'une des bobines ou dans les deux bobines ait pour effet de déplacer le noyau plongeur. Ce mouvement du noyau plongeur assure l'entraînement de la tige allongée de commande. Dans un mode de réalisation, les bobines sont connectées de façon à être excitées de manière indépendante par un courant continu de même polarité. Dans un autre mode de réalisation, les bobines sont connectées de manière à être excitées simultanément, mais la polarité du courant continu appliqué est modifiée en fonction de la position requise pour l'organe obturateur. Des modes de réalisation de la présente invention vont être décrits ciaprès, à titre d'exemple, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 montre une vanne distributrice conforme à la présente invention, le corps de la vanne étant montré en coupe, la figure 2 montre un actionneur de la vanne de la figure 1, et les figures 3a et 3b illustrent deux modes possibles de branchement électrique et les tensions électriques appliquées, pour l'actionneur de la figure 2. La figure 1 montre une vanne distributrice 10 destinée à commander l'écoulement d'un fluide suivant l'un ou l'autre de deux trajets de fluide. Le premier trajet de fluide va d'une entrée 2 vers une sortie commune 4 et l'autre trajet de fluide va d'une entrée 6 vers la sortie commune 4. Bien entendu, on notera la vanne distributrice 10 peut, à titre de variante, être utilisée de telle sorte que l'orifice commun 4 serve d'orifice d'entrée, l'écoulement du fluide se faisant alors sélectivement soit vers lI'orifice de sortie 2, soit vers l'orifice de sortie 6. Le trajet d'écoulement à travers la vanne 10 est déterminé par la position d'un organe obturateur 8. Comme on peut le voir, cet organe obturateur 8 est monté sur une tige allongée 12 et peut être déplacé de manière à fermer sélectivement soit un premier siège de vanne 14, soit un second siège de vanne 16. La tige de support 12 s'étend jusqu'à l'extérieur du corps ou boîtier de la vanne en passant à travers des moyens appropriés d'étanchéité, désignés d'une manière générale en 20. A son extrémité supérieure, la tige de support 12 est couplée, au moyen d'un accouplement 22, à un actionneur 24. Dans le mode de réalisation illustre, cet actionneur 24 est monté sur une équerre de support 26, qui est fixée au corps ou boîtier de la vanne 10. Comme cela est décrit plus bas, I'actionneur 24 est agencé pour déplacer la tige 12 vers le haut ou vers le bas, dans le sens de sa longueur, grâce à quoi l'organe obturateur 8 est amené sélectivement en contact étanche respectivement avec l'un ou l'autre des sièges de vannes 14 et 16. Une coupe de l'actionneur 24 est montrée dans la figure 2. Comme W on peut le voir, I'actionneur 24 est un solénoïde à double effet comportant une première bobine 30 et une seconde bobine 32 qui sont disposées de part et d'autre d'un aimant permanent annulaire 34. Un noyau plongeur 36 en une matière magnétique s'étend axialement par rapport à l'aimant permanent 34 et aux deux bobines 30 et 32. Le noyau plongeur 36 est fixé à une tige de commande 38 qui est accouplée à la tige de support 12 de l'organe obturateur au moyen de l'accouplement 22. Les bobines 30 et 32 du solénoïde sont montées à l'intérieur d'une carcasse magnétique 40, et à chaque extrémité se trouve un butoir respectif 42. Les butoirs 42 sont également en une matière magnétique et forment une partie du circuit magnétique, comme cela est indiqué par les lignes de flux montrées dans la figure 2. En fonctionnement, les bobines 30 et 32 sont excitées afin de magnétiser le noyau plongeur 36 de telle façon qu'il soit attiré vers ou repoussé à l'écart de l'aimant permanent 34. Les butoirs 42 définissent les positions extrêmes pour le noyau plongeur 36. On notera que le mouvement du noyau plongeur 36 a pour effet de déplacer l'organe obturateur 8 au moyen de la tige de commande 38 et de la tige de support 12. Dans chacune des positions extrêmes du noyau plongeur 36, l'organe obturateur 8 est positionné de telle manière qu'il ferme respectivement l'un des sièges 14 et 16 de la vanne. La manière de commander le solénoïde peut être choisie comme on le désire. Deux manières particulières sont indiquées dans les figures 3a et 3b. Ainsi, dans la figure 3a, chacune des deux bobines 30 et 32 est, en service, excitée de manière indépendante. Par conséquent, s'il est nécessaire de déplacer le noyau plongeur 36 vers la position extrême gauche, c'est-à-dire vers la position illustrée dans la figure 2, une impulsion positive de courant continu est appliquée à la bobine 30 pendant un temps T. Cette impulsion de courant continu est agencée de manière à être suffisamment puissante pour déplacer le noyau plongeur 36 jusqu'au butoir gauche 42, de telle sorte que le noyau plongeur 36 soit verrouillé magnétiquement dans cette position extrême. L'application du courant W continu est alors interrompue et les forces magnétiques retiennent le noyau plongeur 36 dans la position indiquée. Lorsque, en temps utile, on souhaite déplacer l'organe obturateur 8 jusqu'à l'autre orifice, une impulsion similaire à courant continu, ayant la même puissance et la même durée, est appliquée à la bobine 32 afin de vaincre les forces magnétiques de verrouillage, de déplacer le noyau plongeur 36 jusqu'à l'autre butoir d'extrémité et de verrouiller magnétiquement le noyau plongeur dans cette autre position. Une autre approche est illustrée dans la figure 3b. Dans ce cas, les deux bobines 30 et 32 sont excitées simultanément, mais les bobines sont enroulées en sens opposés. Ceci signifie que l'impulsion de courant continu appliquée aux deux bobines fait que l'une des bobines attire le noyau plongeur 36, tandis que l'autre bobine le repousse. Ceci signifie également que, comme cela est indiqué dans la figure 3b, le déplacement du noyau plongeur dans la direction opposée nécessite une impulsion de courant continu ayant une polarité opposée. Il va de soi que de nombreuses modifications et variantes peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits et illustrés, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. 3 REVENDICATIONS 1 Vanne distributrice comprenant un organe obturateur (8) pouvant être déplacé de manière à fermer un orifice sélectionné parmi deux orifices (14, 16), et un actionneur bistable (24) à verrouillage magnétique, qui est agencé pour déplacer l'organe obturateur entre les deux orifices, dans laquelle ledit actionneur (24) est agencé pour effectuer un verrouillage magnétique dans chacune de deux positions extrêmes, I1 dans chacune desquelles l'organe obturateur (8) ferme respectivement l'un des orifices (14, 16). 2. Vanne distributrice selon la revendication 1, dans laquelle l'actionneur (24) est agencé pour se verrouiller magnétiquement dans chacune de ses deux positions extrêmes. 3. Vanne distributrice selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle l'actionneur (24) comprend un solénoïde (30, 32) à verrouillage magnétique, qui est agencé pour déplacer une tige allongée de commande (38) dans chacune de ses deux directions longitudinales opposées, le mouvement de la tige de commande étant agencé pour déplacer l'organe obturateur (8). 4. Vanne distributrice selon la revendication 3, dans laquelle ladite tige de commande (38) est reliée à l'organe obturateur (8). 5. Vanne distributrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les deux orifices (14, 16) de la vanne sont alignés et l'organe obturateur (8) comprend une tige allongée de support (12), qui porte l'organe obturateur (8) et qui s'étend à travers chacun des deux orifices (14, 16) de la vanne, de telle sorte que le mouvement de la tige de support dans le sens de sa longueur déplace l'organe obturateur entre les deux orifices. 6. Vanne distributrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit actionneur (24) comprend un solénoïde à verrouillage magnétique, qui possède deux bobines (30, 32) entre lesquelles est disposé un aimant permanent annulaire (34), et un noyau plongeur (36) en une matière magnétique, qui s'étend axialement par rapport aux deux bobines (30, 32) et à l'aimant permanent (34), de telle sorte que l'envoi d'un courant continu dans l'une des deux bobines ou dans les deux bobines ait pour effet de déplacer le noyau plongeur (36). 7. Vanne distributrice selon la revendication 6, dans laquelle les deux bobines (30, 32) sont connectées de façon à être excitées de manière indépendante par un courant continu ayant la même polarité. 8. Vanne distributrice selon la revendication 6, dans laquelle les deux bobines (30, 32) sont connectées de façon à être excitées simultanément, mais la polarité du courant continu appliqué est modifiée en fonction de la position requise pour l'organe obturateur (8).