Brevet FR2836711A1 — publié le 20030905

La présente invention concerne une soupape de régulation de pression de type à clapet pilote capable de décharger une partie d'un fluide dans le cas où une pression d'un fluide dans une chambre de haute pression dépasse un certain niveau, et en particulier une soupape de régulation de pression de type à clapet pilote qui est capable de décharger une partie d'un fluide se trouvant une chambre de haute pression en ouvrant une voie de décharge de fluide en direction d'un clapet pilote soutenu de façon élastique dans le cas où une pression d'un fluide dans une chambre de haute pression dépasse un certain niveau. La figure 4 est une vue en coupe transversale représentant une soupape de régulation de pression de type à clapet pilote conventionnelle. Comme représenté sur cette figure, la soupape de régulation de pression de type à clapet pilote conventionnelle comprend un clapet principal 3 qui effectue un mouvement de va-et-vient dans un clapet 2 inséré fixement dans une extrémité avant d'un manchon 10 de façon à ouvrir et à fermer une voie de décharge de fluide qui relie une chambre de haute pression H à une chambre de basse pression L, un clapet pilote 6 qui est soutenu de façon élastique par un premier élément élastique 7 dans une partie interne du côté d'extrémité avant d'un siège 5 engagé vers une portion arrière du clapet 2 et qui se déplace vers l'avant et vers l'arrière de façon à ouvrir et à fermer un orifice de décharge entre une chambre de contrepression B et une chambre intermédiaire M, et un piston 1 qui effectue un mouvement de va-et-vient dans une direction vers l'avant et vers l'arrière par rapport au clapet principal 3 et qui est soutenu de façon élastique par un second élément élastique 4 ayant un coefficient d'élasticité moins élevé que le premier élément élastique 7 et forme un orifice qui relie la chambre de haute pression H à la chambre de contre-pression B formées dans les portions avant et arrière du clapet principal 3. Dans la configuration cidessus, la chambre intermédiaire M est reliée à la chambre de basse pression L par l'intermédiaire d'un orifice de décharge 13 formé dans le siège et d'une voie de décharge de fluide 14 formée entre le manchon 10 et le clapet 2. Dans la soupape de régulation de pression de type à clapet pilote conventionnelle, dans le cas où la pression de la chambre de haute pression H dépasse une certaine plage de pression prédéfinie, le clapet pilote 6 est instantanément déplacé vers l'arrière par la pression de la chambre de contre-pression B et ouvre l'orifice de décharge 12 formé entre la chambre de contre-pression B et la chambre intermédiaire M, de sorte que le fluide de la chambre de contre-pression B est déchargé en direction de la chambre de basse pression L à travers la chambre intermédiaire M et la voie de décharge de fluide 14 et que la contre-pression de la chambre de contrepression B diminue alors. Ensuite, le piston 1 est déplacé dans la direction du siège 5 par la haute pression de la chambre de haute pression H et il est également déplacé en touchant le clapet pilote 6 de sorte que l'orifice de décharge 12 est encore plus largement ouvert. Par conséquent, la contrepression de la chambre de contre-pression B est encore plus réduite et l'orifice 1 a du piston 1, qui constitue un trajet de connexion interne à partir de la chambre de haute pression H en direction de la chambre de contrepression B, est bloqué par le clapet pilote 6 de sorte qu'un fluide sous haute pression n'est plus transféré en direction de la chambre de contrepression B. Comme la différence de pression entre la chambre de haute pression H et la chambre de contre-pression B est plus importante que la différence de pression au niveau des surfaces avant et arrière du clapet principal 3 lorsqu'il est arrêté, le clapet principal 3 est déplacé dans la direction du siège 5 par la haute pression de la chambre de haute pression H et ouvre l'orifice de décharge 11 du clapet 2 de sorte qu'un fluide sous haute pression de la chambre de haute pression H est déchargé en direction de la chambre de basse pression L et que la pression de la chambre de haute pression H ne dépasse pas une certaine plage de pression prédéfinie. En outre, dans le cas où la pression de la chambre de haute pression H se réduit à une plage de pression prédéfinie, le clapet pilote 6 est renvoyé par une force élastique du premier élément élastique 7 pour fermer de ce fait l'orifice de décharge 12 de la chambre de contrepression B. Le fluide de la chambre de haute pression H est transféré à travers l'orifice 1 a du piston 1, et la pression de la chambre de contrepression B augmente. Le clapet principal 3 est renvoyé à sa position d'origine par la pression de la chambre de contre-pression B pour fermer de ce fait l'orifice de décharge 11 de la chambre de haute pression H formé dans le clapet 2, de sorte que la pression de la chambre de haute pression H se réduit à une plage de pression prédéfinie. Comme décrit ci-dessus, dans la soupape de régulation de pression de type à clapet pilote conventionnelle, dans le cas où la pression de la chambre de haute pression H dépasse une plage de pression prédéfinie, les voies de décharge de fluide 12,13 et 14 et la voie de décharge de fluide 11 s'ouvrent pour permettre de ce fait au fluide sous haute pression d'être déchargé à partir de la chambre de haute pression. Dans le cas où la pression ci-dessus se réduit à une plage de pression prédéfinie, les voies de décharge de fluide 11,12, 13 et 14 se ferment pour empêcher de ce fait le fluide sous haute pression d'être déchargé, de sorte que la pression de la chambre de haute pression H est comprise dans une plage de pression prédéfinie. Dans la soupape de régulation de pression de type à clapet pilote conventionnelle, le diamètre interne de l'orifice de décharge 12 de la chambre de contre-pression B formé dans l'extrémité avant du siège 5 s'élargit dans la direction de la portion inférieure de manière à permettre au fluide d'être déchargé efficacement à partir de la chambre de contrepression B. La surface interne de ce même orifice est usinée à l'aide d'un outil de formage spécial ou d'une machine à aléser. Par conséquent, comme représenté sur les figures 5 et 6, lorsqu'on regarde dans la direction verticale et le sens transversal, comme le diamètre interne de ce même orifice présente une portion en oblique"e"dans la direction de la portion inférieure et qu'il est formé selon une forme non-linéaire, comme représenté sur la figure 7, la pression se réduit rapidement dans la portion en oblique"e" lorsque le fluide sous haute pression est déchargé. Par conséquent, lorsque le fluide sous haute pression déchargé à partir de la chambre de haute pression H passe à travers la portion en oblique"e", les mousses dans le fluide sont détruites au cours du processus de décharge du fluide ce qui produit de ce fait un niveau de vibrations et de bruit plus important. En outre, dans la soupape de régulation de pression de type à clapet pilote conventionnelle, comme l'orifice de décharge 12 du clapet pilote 6 qui a un nombre de phases de travail très faible en raison de la grande précision du processus, est alésé à plusieurs reprises en utilisant d'autres outils spéciaux ayant chacun une vitesse opérationnelle différente, le coût et le temps de traitement requis pour l'alésage de l'orifice de décharge 12 sont accrus, de sorte que le coût de fabrication est accru. Par conséquent, il est un objet de la présente invention de fournir une soupape de régulation de pression de type à clapet pilote qui soit capable de produire un orifice de décharge destiné à permettre de décharger un fluide sous haute pression en une fois en utilisant un tour à commande numérique programmé et de manière à ce qu'un niveau de vibrations et de bruit très faible soit produit en raison de l'évacuation d'un fluide sous haute pression lorsqu'un fluide d'une chambre de haute pression est déchargé dans le cas où la pression de la chambre de haute pression dépasse un certain niveau prédéfini. Afin de remédier aux problèmes sus-mentionnés, il est proposé ici une soupape de régulation de pression de type à clapet pilote dans laquelle un orifice de décharge d'une chambre de contre-pression, qui est ouvert et fermé par un clapet pilote, est pourvu un diamètre interne qui augmente progressivement dans la direction descendante afin d'empêcher une baisse instantanée de la pression du fluide qui est déchargé. La soupape de régulation de pression de type à clapet pilote comprend un clapet pilote qui a une limite formée entre une chambre de haute pression et une chambre de contre-pression, est soutenu de façon élastique par un premier élément élastique, effectue un mouvement de va-et-vient basé sur une inter-relation entre une pression de la chambre de contre-pression par rapport à la pression de la chambre de haute pression et une force élastique d'un premier élément élastique, ce qui permet de ce fait d'ouvrir et de fermer l'orifice de décharge de la chambre de contre-pression, et un clapet principal qui est soutenu de façon élastique au niveau du second élément élastique dans l'orifice de décharge de la chambre de contre-pression, effectue un mouvement de va-et-vient basé sur une inter-relation entre une pression de la chambre de haute pression et une pression de la chambre de contrepression, et ouvre et ferme l'orifice de décharge de la chambre de haute pression dans laquelle le clapet pilote scelle hermétiquement l'orifice de décharge de la chambre de contre-pression sous l'effet d'une force de soutien du premier élément élastique lorsque la pression de la chambre de haute pression se trouve en dessous d'un niveau de pression prédéfini, et la voie de décharge de fluide de la chambre de haute pression est fermée par le clapet principal sur lequel la contre-pression de la chambre de contrepression est appliquée, et le clapet pilote ouvre la voie de décharge de fluide de la chambre de haute pression vers le clapet principal sur lequel la pression de la chambre de haute pression est appliquée lorsque le clapet pilote ouvre l'orifice de décharge sous la pression de la chambre de haute pression lorsque la pression de la chambre de haute pression dépasse un niveau de pression prédéfini, une soupape de régulation de pression de type à clapet pilote perfectionnée dans laquelle : Une surface interne de l'orifice de décharge de la chambre de contrepression a une structure à section longitudinale circulaire ; Le clapet pilote se trouve étroitement en contact avec une surface interne de l'orifice de décharge pour sceller de ce fait hermétiquement l'orifice de décharge comme une portion d'étanchéité ayant une surface externe qui a un diamètre externe augmentant progressivement. Il est également proposé un piston qui effectue un mouvement de vaet-vient dans le clapet principal dans une direction vers l'avant et vers l'arrière, qui est soutenu de façon élastique par un second élément élastique conjointement avec le clapet principal et ouvre le clapet pilote lorsque le piston est déplacé vers l'arrière par une pression de la chambre de haute pression. Le piston comprend un orifice formé dans l'intérieur du piston afin de permettre de guider un fluide de la chambre de haute pression en direction de la chambre de contre-pression. La présente invention sera mieux comprise en référence au dessin annexé qui est fourni à titre d'exemple uniquement et n'est donc pas limitatif de la présente invention, et sur lequel : la figure 1 est une vue en coupe transversale représentant une soupape de régulation de pression de type à clapet pilote selon la présente invention ; la figure 2 est une vue élargie de la partie Il cerclée sur la figure 1 ; la figure 3 est une vue représentant une voie de décharge d'un fluide sous haute pression déchargé par une soupape de régulation de pression de type à clapet pilote selon la présente invention ; la figure 4 est une vue en coupe transversale représentant une soupape de régulation de pression de type à clapet pilote conventionnelle ; la figure 5 est une vue en coupe transversale élargie représentant un exemple d'un orifice de décharge adapté pour être utilisé dans une soupape de régulation de pression de type à clapet pilote conventionnelle ; la figure 6 est une vue en coupe transversale élargie représentant un autre exemple d'un orifice de décharge adapté pour être utilisé dans une soupape de régulation de pression de type à clapet pilote conventionnelle ; et la figure 7 est une vue représentant une voie de décharge d'un fluide sous haute pression déchargé par une soupape de régulation de pression de type à clapet pilote conventionnelle. Les modes de réalisation préférés d'une soupape de régulation de pression de type à clapet pilote selon la présente invention vont maintenant être décrits en référence aux dessins annexés. La figure 1 est une vue en coupe transversale représentant une soupape de régulation de pression de type à clapet pilote selon la présente invention, et la figure 2 est une vue élargie de la partie Il cerclée sur la figure 1. Comme représenté sur ces figures, la soupape de régulation de pression de type à clapet pilote selon la présente invention comprend un creux qui est engagé vers une extrémité avant d'un manchon 10, se partage en une chambre de haute pression H et une chambre de basse pression L, et comprend un orifice de décharge 11 qui relie la chambre de haute pression H à la chambre de basse pression L, un clapet principal 3 qui effectue un mouvement de va-et-vient dans le clapet 2 de façon à ouvrir et à fermer l'orifice de décharge 11 du clapet 2, un siège 5 qui est engagé vers une portion arrière du clapet 2 et forme une chambre de contre-pression B derrière le clapet principal 3 et une chambre intermédiaire M reliée à la chambre de contre-pression B par l'intermédiaire de l'orifice de décharge 120 situé dans la portion arrière, un clapet pilote 6 qui est soutenu de façon élastique par un premier élément élastique 7 dans la chambre intermédiaire M du siège 5 et effectue un mouvement de va-et-vient dans les directions vers l'avant et vers l'arrière de façon à ouvrir et à fermer de ce fait l'orifice de décharge 120, et un piston 1 qui effectue un mouvement de va-etvient dans les directions vers l'avant et vers l'arrière dans le clapet principal 3, est soutenu de façon élastique par un second élément élastique 4 ayant un coefficient d'élasticité moins élevé que le premier élément élastique 7 et forme un orifice 1 a qui relie la chambre de haute pression H à la chambre de contre-pression B formées dans les portions avant et arrière du clapet principal 3. Dans les configurations ci-dessus, la chambre intermédiaire M est reliée à la chambre de basse pression L par l'intermédiaire de l'orifice de décharge 13 formé dans le siège 5 et de la voie de décharge de fluide 14 formée le long du jeu entre le manchon 10 et le clapet 2. Plus spécifiquement, comme représenté sur la figure 2 qui est une vue élargie de la partie Il cerclée sur la figure 1, l'orifice de décharge 120 de la chambre de contre-pression B formé dans la portion intermédiaire du siège 5 est formé selon une forme conique dans laquelle le diamètre interne de ce même orifice augmente progressivement dans la direction descendante, de sorte qu'il présente une surface circulaire courbée lorsqu'on regarde dans la direction verticale et le sens transversal. L'orifice de décharge 120 qui est alésé selon une forme circulaire dans sa surface interne est alésé en une seule fois au moyen du tour à commande numérique programmé. Le clapet pilote 6 qui scelle hermétiquement l'orifice de décharge 120 comprend une portion d'étanchéité 6a dans laquelle un diamètre externe de cette même portion augmente progressivement dans la direction descendante de façon à s'adapter à la forme conique de l'orifice de décharge 120, de sorte que la surface de la portion d'étanchéité 6a se trouve étroitement en contact avec la surface interne de l'orifice de décharge 120 pour sceller de ce fait efficacement de façon hermétique l'orifice de décharge 120. Le fonctionnement de la soupape de régulation de pression de type à clapet pilote selon la présente invention va maintenant être expliqué en détails. Dans la présente invention, la pression de la chambre de haute pression H est maintenue en permanence. Dans le cas où la pression de la chambre de haute pression H dépasse une plage de pression prédéfinie et qu'elle augmente, en d'autres termes, dans le cas où la pression de la chambre de haute pression H est supérieure à la somme de la contre-pression de la chambre de contrepression B et de la force de soutien élastique du second élément élastique 4, l'extrémité avant du clapet pilote 6 est poussée par la pression de la chambre de contre-pression B et pousse à son tour l'extrémité avant du clapet pilote, de sorte que la portion d'étanchéité 6a du clapet pilote 6 est éloignée à partir de l'orifice de décharge 120 ce qui ouvre de ce fait l'orifice de décharge 120 de la chambre de contre-pression B. Le fluide de la chambre de contre-pression B est dirigé à travers la chambre intermédiaire M, l'orifice de décharge 13 et la voie de décharge de fluide 14 et il est déchargé en direction de la chambre de basse pression L, de sorte que la pression de la chambre de contre-pression B se réduit et que le piston 1 et le clapet pilote 6 se déplacent en se touchant l'un l'autre, et que la différence de pression entre la chambre de haute pression H et la chambre de contre-pression B augmente. Par conséquent, le clapet principal 3 est déplacé vers le siège 5 par une haute pression de la chambre de haute pression H pour ouvrir de ce fait l'orifice de décharge 11 du clapet 2. Le fluide sous haute pression de la chambre de haute pression H est déchargé en direction de la chambre de basse pression L à travers l'orifice de décharge 11 du clapet 2, de sorte que la pression de la chambre de haute pression H se réduit. Ensuite, lorsque la pression de la chambre de haute pression H est réduite à un niveau de pression prédéfini, en d'autres termes, lorsque la pression de cette même chambre se réduit en dessous de la force élastique du premier élément élastique 7, le clapet pilote 6 est renvoyé par une force élastique du premier élément élastique 7 pour fermer de ce fait l'orifice de décharge 120 de la chambre de contre-pression B. Le fluide de la chambre de haute pression H est dirigé vers la chambre de contre-pression B à travers l'orifice 1 a du piston 1, de sorte que la pression de la chambre de contre-pression B augmente. Comme la pression de la chambre de contrepression 8 augmente, le clapet principal 3 est renvoyé à sa position d'origine par la pression de la chambre de contre-pression B et la force élastique du second élément élastique 4 ce qui ferme de ce fait l'orifice de décharge 11 du clapet 2. Par conséquent, le fluide de la chambre de haute pression H n'est pas déchargé et la pression au niveau de la chambre de haute pression H n'est pas réduite à une plage de pression prédéfinie. Lors du fonctionnement de la soupape de régulation de pression de type à clapet pilote, lorsque le clapet pilote 6 s'ouvre en raison d'une augmentation de la pression de la chambre de haute pression H, et que le fluide sous haute pression de la chambre de contre-pression B est déchargé en direction de la chambre intermédiaire M à travers l'orifice de décharge 120 de la chambre de contre-pression B, la surface interne régulièrement courbée de l'orifice de décharge 120 empêche la baisse instantanée de la pression du fluide pour empêcher de ce fait une formation de, et détruire les mousses dans le fluide, de sorte que le niveau de vibrations et de bruit du à la décharge du fluide sous haute pression est réduit par comparaison avec la soupape de régulation de pression de type à clapet pilote conventionnelle. Dans la soupape de régulation de pression de type à clapet pilote selon la présente invention, dans le cas où le fluide sous haute pression de la chambre de contre-pression est déchargé à travers l'orifce de décharge en raison de l'ouverture du clapet pilote basée sur l'augmentation de la pression de la chambre de haute pression, une surface interne régulièrement courbée de l'orifice de décharge empêche une baisse instantanée de la pression du fluide pour empêcher de ce fait une formation de, et détruire les mousses dans le fluide. Par conséquent, dans la présente invention, il est possible de réduire le niveau de vibrations et de bruit du à la décharge du fluide sous haute pression. En outre, il est possible d'améliorer l'environnement de travail. Dans le cas de la soupape de régulation de pression de type à clapet pilote selon la présente invention, comme une surface interne de l'orifice de décharge est alésé en une seule fois au moyen d'un tour à commande numérique programmé, la précision de la portion alésée est augmentée et les coûts d'usinage sont réduits. Comme la présente invention peut être présentée sous plusieurs modes de réalisation différents sans que cela n'affecte ni la portée ni les caractéristiques fondamentales de celle-ci, il est également très important de comprendre que les modes de réalisation décrit ci-dessus ne sont limités par aucun des détails particuliers à la description qui précède, sauf indication spécifique du contraire, mais qu'ils doivent plutôt être considérés le plus largement possible, dans toute l'ampleur de l'esprit et de la portée de la présente invention, tel que cela est défini dans les revendications annexes et que, par conséquent, tous les changements et modifications qui entrent dans le cadre des exigences et des limites de ces revendications ou toutes les équivalences aux dites exigences et limites sont par conséquent destinés à être englobés dans les revendications annexes. REVENDICATIONS 1. Soupape de régulation de pression de type à clapet pilote (6) caractérisée en ce qu'elle comprend un clapet principal (3) qui a une limite formée entre une chambre de haute pression et une chambre de contre-pression (8), qui est soutenu de façon élastique par un second élément élastique (4), effectue un mouvement de va-et-vient basé sur une inter-relation entre une pression de la chambre de contre-pression (8) par rapport à la pression de la chambre de haute pression et une force élastique d'un second élément élastique (4) ce qui permet de ce fait d'ouvrir et de fermer une voie de décharge de fluide de la chambre de haute pression, et un clapet pilote (6) qui est soutenu de façon élastique au niveau du premier élément élastique (7) dans l'orifice de décharge de la chambre de contre-pression, effectue un mouvement de va-et-vient basé sur une inter-relation entre une pression de la chambre de contre-pression (8) et une force élastique du premier élément élastique et ouvre et ferme l'orifice de décharge de la chambre de contre-pression (8) dans laquelle le clapet pilote (6) scelle hermétiquement l'orifice de décharge de la chambre de contrepression sous l'effet de la force de soutien du premier élément élastique lorsque la pression de la chambre de haute pression est inférieure à un niveau de pression prédéfini, et la voie de décharge de fluide de la chambre de haute pression est fermée par le clapet principal sur lequel la contre-pression de la chambre de contre-pression est appliquée, et le clapet pilote (6) ouvre la voie de décharge de fluide de la chambre de haute pression vers le clapet principal sur lequel la pression de la chambre de haute pression est appliquée lorsque le clapet pilote ouvre l'orifice de décharge (120) sous l'effet de la pression de la chambre de haute pression lorsque la pression de la chambre de haute pression dépasse un niveau de pression prédéfini, une soupape de régulation de pression de type à clapet pilote perfectionnée dans laquelle l'orifice de décharge (11) de la chambre de contre-pression qui est ouvert et fermé par le clapet pilote (6) a un diamètre interne qui augmente progressivement dans la direction descendante afin d'empêcher une baisse instantanée de la pression du fluide qui est déchargé. 2. Soupape selon la revendication 1, dans laquelle une surface interne de l'orifice de décharge (120) de la chambre de contre-pression (8) a une structure de section longitudinale circulaire. 3. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans laquelle ledit clapet pilote (6) est étroitement en contact avec une surface interne de l'orifice de décharge (120) pour sceller de ce fait hermétiquement l'orifice de décharge (120) comme une portion d'étanchéité ayant une surface externe qui a un diamètre externe augmentant progressivement. 4. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, comprenant en outre un piston (1) qui effectue un mouvement de va-et-vient dans le clapet principal dans une direction vers l'avant et vers l'arrière, qui est soutenu de façon élastique par un second élément élastique conjointement avec le clapet principal et ouvre le clapet pilote lorsque le piston est déplacé vers l'arrière par une pression de la chambre de haute pression. 5. Soupape selon la revendication 4, dans laquelle ledit piston (1) comprend un orifice formé dans l'intérieur du piston afin de permettre de guider un fluide de la chambre de haute pression en direction de la chambre de contrepression (8).