Brevet FR2753252A1 — publié le 19980313

La présente invention concerne une soupape à dia- phragme actionnée par un fluide, dans laquelle, à l'inté- rieur d'un boîtier, il est agencé au moins un siège de soupape circulaire, et laquelle peut être actionnée par un élément d'actionnement du type diaphragme en s'écar- tant en s'ouvrant du siège de soupape ou en s'appliquant en se fermant sur celui-ci. Des soupapes de ce type sont désignées comme soupa- pes à diaphragme, du fait que l'organe de soupape propre- ment dit est un diaphragme souple. Précisément dit, ces soupapes sont désignées comme soupapes à siège à diaphragme. En raison du fait que l'organe de soupape est un diaphragme, de telles soupapes sont naturellement de construction plate. Souvent, à l'intérieur de telles sou- papes, plusieurs sièges de soupape et, en conséquence, plusieurs diaphragmes sont agencés. Ceux-ci peuvent être soit actionnés individuellement et constituer ainsi des pièces individuelles, soit également être reliés ensemble en une pièce. Cela dépend de la fonction de distributeur qui est souhaitée. Pour atteindre une fonction de soupape correspondante, généralement deux sièges de soupape sont en conséquence nécessaires sur lesquels peuvent être alors actionnés également deux diaphragmes ou deux tron- çons de diaphragme. Ainsi, on obtient, du fait du grand diamètre également nécessaire des sièges de soupape, de larges dimensions correspondantes. Par le brevet CH-606 878, on connaît une soupape à diaphragme actionnée par un fluide de ce type, dans laquelle un diaphragme annulaire tronconique sert à in- terrompre le flux de fluide sous pression, lequel s'écoule sur un côté du diaphragme. Sur la face arrière opposée du diaphragme, celui-ci peut être actionné de fa- çon fluidique par l'intermédiaire d'une chambre de com- mande. Avec cette conformation, uniquement la fonction d'un distributeur 2/2 peut être effectuée. La face ar- rière, dans sa totalité, du diaphragme est de plus solli- citée par la chambre de commande. Par le document JP-62-127 883, on connaît une soupape à diaphragme actionnée par un fluide, dans laquelle plusieurs raccords de fluide sous pression peuvent être reliés ensemble. Le diaphragme utilisé pour cela comme élément d'actionnement est cependant de même associé, sur toute sa face arrière, à une chambre de commande. Comme, pour cela, la réalisation d'une fonction de soupape à plusieurs voies nécessite également plusieurs chambres de commande avec les diaphragmes correspondants, cette cons- truction est tout à fait coûteuse. En conséquence, l'invention a pour but, dans une soupape à diaphragme, de modifier la construction relati- vement aux sièges de soupape et au diaphragme, de sorte la soupape peut être réalisée non seulement en ayant une construction plate, mais également courte et notablement plus compacte. A cet effet, la soupape à diaphragme actionnée par un fluide, du type indiqué ci-dessus, est remarquable, selon l'invention, en ce qu'au moins une chambre de com- mande recevant une zone marginale d'un diaphragme est agencée de façon concentrique et fluidiquement séparée par rapport à des espaces de fluide sous pression, dans lesquels se trouvent, de façon centrale, des sièges de soupape et, par l'intermédiaire de la chambre de com- mande, on agit sur le diaphragme de sorte que le diaphragme peut être fermé sur les sièges de soupape par ac- tionnement de cintrage ou par actionnement de basculement radial. De préférence, les chambres de commande ou la cham- bre de commande séparée par le diaphragme concernant le fluide sous pression sont agencées de façon toroldale autour des sièges de soupape. Avantageusement, la chambre de commande ou les chambres de commande sont partagées en deux espaces de luide sous pression par le diaphragme. Par ailleurs, il est avantageux que le diaphragme soit logé, sur le bord externe et à l'extérieur de la chambre de commande ou des chambres de commande, au moyen d'une structure en une pièce, dans une gorge géométrique réalisée de façon complémentaire dans le carter de sou- pape. De plus, le diaphragme peut présenter à la périphé- rie externe au moins une lèvre d'étanchéité, et le bord de diaphragme externe peut reposer de façon mobile dans la zone marginale, de façon étanche, dans la chambre de commande ou les chambres de commande, en séparant celles- ci en deux espaces de pression. De préférence, la surface, le long de laquelle glisse ladite lèvre d'étanchéité du diaphragme, est réa- lisée d'une pièce et sans joint. Avantageusement, les deux sièges de soupape sont agencés de façon opposée sur différentes faces du dia- phragme. Par ailleurs, de façon concentrique autour des siè- ges de soupape, il peut être agencé deux bords d'étan- chéité, écartés de sorte que le diaphragme y repose, dans l'état monté, de façon fixe et étanche, et la zone du diaphragme alors libre pénètre de façon mobile dans les chambres de commande de sorte que les forces de cintrage ou les forces de basculement radiales peuvent s'étendre jusque dans la zone des sièges de soupape à actionner par la sollicitation en cintrage et le montage concentrique du diaphragme. Avantageusement, les chambres de commande ou la chambre de commande, dans le cas de la fixation marginale fixe du diaphragme, présentent des tronçons de surface en forme de calotte dans la zone de l'étendue de cintrage, dans lesquels, lors de l'actionnement par les chambres de commande, le diaphragme peut être logé selon le sens d'actionnement. Par ailleurs, un manchon annulaire, qui présente, sur la surface externe, des éléments de fixation ou de griffe, peut être prévu, grâce auquel le carter de sou- pape, constitué par exemple de moitiés de carter, est maintenu. De préférence, le diamètre du diaphragme est tel que, pour sensiblement une demi-course, il subit une dé- formation créant un effet d'encliquetage, de sorte qu'il demeure dans sa position d'extrémité respective et est pressé avec une faible précontrainte sur les sièges de soupape. L'idée de base de l'invention consiste en ce que, de façon concentrique autour des sièges de soupape inter- nes, il est prévu un premier montage de diaphragme, du type siège de soupape, des deux côtés du diaphragme. En conséquence, il est maintenant possible d'utiliser comme élément d'actionnement seulement un diaphragme unique. Ce diaphragme ne nécessite plus un quelconque couplage à poussoir, mais le diaphragme est cintré en soi de façon correspondante, ce qui est obtenu en raison des distances différentes des bords d'étanchéité du montage de dia- phragme concentriquement au siège de soupape interne et du montage de diaphragme double s'étendant concentrique- ment à celui-ci. Il en résulte que le diaphragme, relati- vement à ses dimensions géométriques, doit être un peu déformé en raison du montage du carter dans la zone mar- ginale. Dans une autre réalisation de l'invention, le diaphragme est réalisé de façon épaissie dans la zone marginale dans une variante de réalisation et, ainsi, est fixé dans une contre-dépouille du carter. Cela signifie que le diaphragme est fixé de façon correspondante sur toute sa périphérie dans cette variante de réalisation. Le carter de soupape présente, à proximité de cette fixa- tion du diaphragme, de même s'étendant en ayant une symé- trie de révolution et concentriquement aux sièges de sou- pape, en section transversale, deux surfaces en forme de calotte périphériques, opposées, et à symétrie de révolu- tion, dans lesquelles, lors d'un actionnement correspon- dant, le diaphragme peut être logé en étant cintré. Grâce à la concavité de ces surfaces en forme de calotte, il est appliqué finalement une force de levier en section transversale par rapport au diaphragme sur celui-ci. En- tre la surface en forme de calotte et le siège de soupape interne, il est prévu ledit second montage de diaphragme concentrique. Là, se trouve également le pivot ou la li- gne de pivot du diaphragme, relativement à l'effet de le- vier décrit. Cela permet un transfert de forces sur le diaphragme en créant de façon correspondante un cintrage, de sorte que celui-ci s'appuie sur les sièges de soupape de façon correspondante. Le montage marginal fixe du diaphragme est, de la façon représentée, une première forme de réalisation de l'invention. Une seconde forme de réa- lisation de l'invention consiste en ce que le diaphragme présente, dans la zone marginale, deux lèvres d'étanchéi- té périphériques et n'est pas monté de façon fixe dans la zone marginale, mais est agencé de façon déplaçable le long d'un manchon, qui s'étend de même concentriquement au siège de soupape à l'extérieur autour de celui-ci. Aussi bien dans la première forme de réalisation avec les surfaces en forme de calotte que dans la seconde forme de réalisation avec les lèvres d'étanchéité, il se crée, grâce au guidage correspondant du diaphragme, sur le mon- tage bilatéral du diaphragme du type siège de soupape, devant et derrière, des espaces de pression qui, lors d'une alimentation correspondante en pression, cintrent et, ainsi, actionnent le diaphragme de façon correspon- dante. En résumé, l'actionnement n'a plus lieu par l'in- termédiaire d'une course d'un élément d'actionnement ri- gide, mais par l'intermédiaire de l'alimentation en pres- sion correspondante du diaphragme, grâce à quoi on ob- tient un cintrage qui, à son tour, permet une application ou un soulèvement correspondant sur ou du siège de sou- pape concentrique cité. Le diaphragme est renforcé par une pièce rapportée. Ainsi, le transfert de forces devient possible de la zone d'actionnement externe à la zone d'étanchéité interne. Il est avantageux que cette pièce rapportée soit réalisée de façon annulaire fermée dans la zone du montage et dans la zone des sièges de soupape. En d'autres termes, cela si- gnifie que le diaphragme, lors de l'actionnement, n'est pas cintré sur tout son diamètre, mais que, autour des lignes de montage du diaphragme, désignées sur le dessin par les références numériques 3 et 4, il est formé, dans cette zone, un levier rigide (représenté en coupe), mais, dans la zone du centre du diaphragme, celui-ci est sus- ceptible d'être cintré. La figure unique du dessin annexé montre une sou- pape à diaphragme selon l'invention, laquelle est repré- sentée en coupe transversale. L'axe de symétrie est considéré par rapport aux éléments les plus importants et on doit indiquer que l'agencement présente une symétrie de révolution autour de celui-ci. Cela signifie que les sièges de soupape 1, 2 et les fixations 3, 4 du diaphragme sont concentriques et, sur la périphérie externe, sont agencées les chambres de commande correspondantes PST pour l'actionnement en cintrage du diaphragme 10. Non seulement le ou les deux sièges de soupape 1, 2 opposés sur les deux faces du dia- phragme sont circulaires, mais également les chambres de pression créées sont toroïdales, c'est-à-dire s'étendent en ayant une symétrie de révolution autour de l'axe de symétrie de révolution représenté ici. Le dessin représenté montre cependant non seulement un exemple de réalisation de l'invention, mais les deux ormes de réalisation possibles du diaphragme. Dans la moitié gauche de la figure, il est représenté comment le diaphragme est réalisé selon la première variante de réa- lisation, c'est-à-dire avec un montage marginal fixe. La moitié droite de la figure montre le diaphragme 10 avec un montage marginal déplaçable lâche, dans lequel, cepen- dant, des lèvres d'étanchéité 12 sont prévues et néces- saires. Par ailleurs, la moitié gauche de la figure, par rapport à la moitié droite de la figure, montre une autre position d'actionnement. Dans la première variante de réalisation, la moitié gauche de la figure devrait être ainsi tournée, selon une symétrie de révolution, autour de l'axe de rotation, de sorte que, dans le cas du dia- phragme représenté sur la moitié gauche de la figure et de la position d'actionnement représentée dans ce cas, le diaphragme soit cintré vers le bas ; et la moitié droite de la figure présenterait une symétrie de révolution pour compléter lors de l'utilisation de la seconde variante de réalisation et dans la position opposée correspondante avec un diaphragme cintré vers le haut. Dans les deux cas, les diaphragmes sont ainsi des plateaux circulaires fermés en une matière rigidifiée. La moitié gauche de la figure et, ainsi, la pre- mière variante de réalisation de l'invention montrent un épaississement en forme de H 11 dans la zone marginale du diaphragme 10, qui est alors logé de façon étanche et fixé, dans l'état monté, dans un logement réalisé de fa- çon complémentaire correspondante ou un contour en con- tre-dépouille 11' du carter 20. De plus, à proximité de la périphérie externe du carter, les chambres de commande PST qui y sont prévues présentent un contour 11" en forme de calotte, dans lequel, lors d'une alimentation corres- pondante en fluide sous pression, le diaphragme 10 est logé fixement ou est pressé dans cette zone. Ainsi, on obtient enfin le cintrage ou le mouvement de basculement radial du diaphragme et une force correspondante du diaphragme 10 qui se ferme est engendrée sur le siège de soupape 1 ou 2. Dans ce cas représenté à gauche sur la figure, la chambre de commande inférieure est ventilée, laquelle est également séparée, au demeurant, de la cham- bre de commande supérieure par le diaphragme. Ainsi, un cintrage correspondant est engendré et, à partir de là, le diaphragme est guidé à travers la première fente du type siège de soupape. En vérité, celle-ci est désignée au demeurant comme du type siège de soupape, mais le dia- phragme ne repose pas pour l'actionnement sur celle-ci, mais est fixement serré entre les deux bords d'étanchéité 3, 4. Le pivot du levier agissant ici se trouve pratique- ment à cet endroit. L'effet de levier est transmis sur l'autre diaphragme en direction du centre de sorte que le diaphragme, sur le bord de siège de soupape proprement dit 1 ou 2, ferme de façon correspondante l'évent R et l'espace de fluide sous pression P est ventilé de l'exté- rieur du siège de soupape interne vers l'espace de fluide de pression à l'intérieur du siège de soupape dans le conduit de travail A y débouchant. La moitié droite de la figure montre, à côté de l'autre montage du diaphragme, également la position d'actionnement opposée. Grâce à une alimentation corres- pondante de l'espace de commande supérieur et à l'effet de levier correspondant sur le siège de soupape quasiment externe, le diaphragme 10 est cintré vers le haut et l'espace, dans lequel débouche l'alimentation en fluide sous pression P, est séparé de l'espace de fluide sous pression débouchant dans le conduit de travail. Au con- traire, le conduit de travail est alors ouvert pour la purge sur l'autre siège de soupape. Abstraction faite de l'autre position selon la moi- tié droite de la figure, quand il s'agit d'un montage marginal fixe comme sur la moitié gauche de la figure, la position représentée à droite est atteinte en ce que, de même, la chambre de commande supérieure est ventilée et le tronçon externe entre la fixation marginale et le dia- phragme s'appuie dans le tronçon de calotte inférieur. La moitié droite de la figure montre de plus la se- conde forme de réalisation de l'invention, dans laquelle aucun montage fixe, mais un montage mobile du diaphragme 10 est réalisé. Bien entendu, le diaphragme présente alors, dans la zone marginale, des lèvres d'étanchéité périphériques 12. Par ailleurs, la butée externe des chambres de commande doit présenter une surface continue sans joint 13, sur laquelle peuvent glisser alors de fa- çon étanche les lèvres d'étanchéité 12. Cela est garanti par un manchon 14 qui est agencé de même concentriquement 20 autour de l'axe de symétrie représenté ici. Celui-ci pré- te, le long de la voie d'actionnement, une surface continue sans joint. Ce manchon est nécessaire lorsque le carter, de la façon représentée, est constitué de deux parties, c'est-à-dire une partie supérieure et une partie 25 inférieure, qui créent de façon centrale, après assem- ge, un joint. Dans une autre réalisation de l'invention selon la vue partielle de la zone marginale du carter, les parties de carter peuvent être également, toutefois, formées de sorte que, en dépit de l'utilisation d'un carter en deux pièces, il ne se crée aucun joint dans la zone d'action de l'étanchéification externe du diaphragme. Cela est ob- tenu par exemple en ce que la partie supérieure 20' du carter présente une conformation à languette et la partie nférieure du carter 20" une conformation à rainure cor- respondante et celles-ci peuvent être introduites l'une dans l'autre lors du montage. La languette ou le tronçon de languette doit de plus être conformé de sorte que, se- lon les réalisations précédentes, les lèvres d'étanchéité peuvent glisser sur une surface sans joint dans toute la zone d'action du diaphragme. Au demeurant, il doit être encore une fois expliqué que le siège de soupape externe ou les bords d'étanchéité externes sur le dessin ne sont pas des sièges de soupape dans le sens usuel, du fait que les deux bords d'étan- chéité opposés dans chaque position d'actionnement du diaphragme reposent de façon étanche sur celui-ci. Les sièges de soupape proprement dits sont ceux entre les chambres de pression annulaires P et A. Dans ce cas, on obtient deux sièges de soupape qui sont opposés de façon séparée par un intervalle. A cause de la représentation verbale simple de la géométrie, il est cependant formulé dans le texte précédent que les bords d'étanchéité exter- nes s'étendent de même de façon annulaire et, en consé- quence, de façon concentrique par rapport aux sièges de soupape proprement dits. REVENDICATIONS 1. Soupape à diaphragme actionnée par un fluide, dans laquelle, à l'intérieur d'un boîtier, il est agencé au moins un siège de soupape circulaire, et laquelle peut tre actionnée par un élément d'actionnement du type dia- phragme en s'écartant en s'ouvrant du siège de soupape ou en s'appliquant en se fermant sur celui-ci, caractérisée en ce qu'au moins une chambre de commande (PST) recevant une zone marginale d'un diaphragme (10) est agencée de façon concentrique et fluidiquement sépa- rée par rapport à des espaces de fluide sous pression (P, R), dans lesquels se trouvent, de façon centrale, des sièges de soupape (1, 2) et, par l'intermédiaire de la chambre de commande (PST), on agit sur le diaphragme (10) de sorte que le diaphragme (10) peut être fermé sur les sièges de soupape (1, 2) par actionnement de cintrage ou par actionnement de basculement radial. 2. Soupape à diaphragme selon la revendication 1, caractérisée en ce que les chambres de commande (PST) ou la chambre de commande (PST) séparée par le diaphragme (10) concernant le fluide sous pression sont agencées de façon toroïdale autour des sièges de soupape (1, 2). 3. Soupape à diaphragme selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la chambre de commande ou les chambres de commande (PST) sont partagées en deux espaces de fluide sous pression par le diaphragme (10). 4. Soupape à diaphragme selon la revendication 3, caractérisée en ce que le diaphragme (10) est logé, sur le bord externe et à l'extérieur de la chambre de com- mande ou des chambres de commande (PST), au moyen d'une structure en une pièce (11), dans une gorge géométrique (11') réalisée de façon complémentaire dans le carter de soupape (20). 5. Soupape à diaphragme selon la revendication 3, caractérisée en ce que le diaphragme (10) présente à la périphérie externe au moins une lèvre d'étanchéité (12), et en ce que le bord de diaphragme externe repose de fa- çon mobile dans la zone marginale, de façon étanche, dans la chambre de commande ou les chambres de commande (PST), en séparant celles-ci en deux espaces de pression. 6. Soupape à diaphragme selon la revendication 5, caractérisée en ce que la surface (13), le long de laquelle glisse ladite lèvre d'étanchéité (12) du dia- phragme (10), est réalisée d'une pièce et sans joint. 7. Soupape à diaphragme selon une des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que les deux sièges de soupape (1, 2) 15 sont agencés de façon opposée sur différentes faces du phragme. 8. Soupape à diaphragme selon une des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que, de façon concentrique autour des 20 sièges de soupape (1, 2), sont agencés deux bords d'étan- (3, 4), écartés de sorte que le diaphragme (10) y repose, dans l'état monté, de façon fixe et étanche, et la zone du diaphragme alors libre pénètre de façon mobile dans les chambres de commande (PST) de sorte que les for- ces de cintrage ou les forces de basculement radiales peuvent s'étendre jusque dans la zone des sièges de sou- pape à actionner par la sollicitation en cintrage et le montage concentrique (3, 4) du diaphragme (10). 9. Soupape à diaphragme selon une des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que les chambres de commande ou la chambre de commande (PST), dans le cas de la fixation marginale fixe (11, 11') du diaphragme (10), présentent des tronçons de surface (11") en forme de calotte dans la zone de l'étendue de cintrage, dans lesquels, lors de l'actionnement par les chambres de commande (PST), le diaphragme (10) peut être logé selon le sens d'actionne- ment. 10. Soupape à diaphragme selon une des revendica- ions précédentes, caractérisée en ce qu'un manchon annulaire (14), qui pré- sente, sur la surface externe, des éléments de fixation ou de griffe, est prévu, grâce auquel le carter de sou- pape (20), constitué par exemple de moitiés de carter, est maintenu. 11. Soupape à diaphragme selon une des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que le diamètre du diaphragme est tel que, pour sensiblement une demi-course, il subit une dé- formation créant un effet d'encliquetage, de sorte qu'il demeure dans sa position d'extrémité respective et est pressé avec une faible précontrainte sur les sièges de soupape (1, 2).