Brevet FR2857078A1 — publié le 20050107

Domaine de l'invention L'invention concerne une soupape de passage pour un fluide, comprenant un organe de soupape élastique, de forme tubulaire, dont la surface de la section peut être modifiée par une pression exté- rieure pour commander le passage d'un fluide, l'organe de soupape pouvant être relié au moins indirectement au niveau de ses zones d'extrémité à des éléments de conduite servant à l'alimentation et à l'évacuation du fluide. Etat de la technique io Une telle soupape de passage est déjà connue selon le document DE 196 07 156 Al. La soupape de passage, connue, est réalisée sous la forme d'une soupape dite à écrasement , c'est-à-dire que la section de passage de l'organe de soupape élastique peut être modifiée par la pression externe. L'inconvénient de cette soupape de passage connue est de ne pas convenir pour réguler le débit suivant des quantités ou doses extrêmement petites de fluide. On connaît également des installations de mesure de débit de soupape d'injection de carburant. Pour évaluer le bon fonctionnement d'un injecteur de carburant ou soupape d'injection de carburant, une telle installation doit mesurer la quantité de carburant ou de fluide de mesure fournie par la soupape d'injection de carburant par une seule impulsion de carburant; en général il s'agit d'une dose de carburant ou de fluide de l'ordre de quelques milligrammes. L'installation connue comporte en outre non seulement un bloc de mesure mais également un bloc-soupape supplémentaire relié au bloc de mesure. Le bloc-soupape sert à évacuer les quantités de carburant ou de fluide accumulées pendant la mesure effectuée dans le bloc de mesure, pour les faire sortir de l'installation. Pour cela, le bloc-soupape comporte un organe de soupape à tiroir formant une surface d'étanchéité métallique dans l'organe de sou- pape. L'ouverture et la fermeture de l'organe de soupape dans le bloc- soupape se fait en fonction d'une pression de gaz agissant sur l'organe de soupape. Pendant le fonctionnement de l'installation connue on a constaté que l'organe de soupape du bloc-soupape était exposé à une usure relativement importante car les soupapes d'injection de carburant utilisées pour la mesure ont souvent encore de la saleté ou des copeaux venant de leur fabrication et qui se déposent au niveau de la surface d'étanchéité de l'organe de soupape ou risquent de les endommager. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet une soupape de passage du type défini ci-dessus, caractérisée en ce qu'au moins un élément de guidage pour le fluide, situé à l'intérieur de l'organe de soupape conduit radialement le fluide contre la paroi intérieure de l'organe de soupape, qui en position de fermeture de l'organe s'applique contre chaque orifice de sortie de l'élément de guidage pour le fermer. Cette soupape a l'avantage de convenir non seulement pour 10 le passage de quantités ou de doses de fluide extrêmement réduites en étant insensible à l'encrassage. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: - l'organe de soupape est installé dans un boîtier formant une chambre 15 de pression pour l'organe de soupape, - si les éléments de conduite sont réalisés sous la forme de pièces adaptatrices qui peuvent être reliées à des conduites de fluide et qui forment un bloc-soupape avec une partie de boîtier, de préférence les deux pièces adaptatrices symétriques en rotation peuvent être reliées l'une à l'autre et leur périphérie extérieure présente chacune une surface, conique, sur lesquelles peuvent s'emmancher les deux extrémités de l'organe de soupape, tubulaire. Dans ce cas, au niveau des surfaces coniques il y a chaque fois un écrou-chapeau pour pousser les surfaces intérieures des extrémités de l'organe de soupape de manière étanche contre les surfaces, dans au moins l'une des pièces adaptatrices, chaque fois un canal d'entrée ou de sortie pour le fluide, coaxial à l'organe de soupape, se présente sous la forme d'un perçage borgne d'où partent des perçages dirigés radialement contre la paroi intérieure de l'organe de soupape. En variante, dans au moins l'une des pièces adaptatrices, on a chaque fois un canal d'entrée ou de sortie coaxial pour le fluide sous la forme d'un perçage borgne et le perçage borgne coopère avec au moins un élément fritté qui ferme la périphérie extérieure d'au moins une pièce adaptatrice à fleur avec cette surface périphérique. Dans les deux cas, une zone médiane ayant une forme bombée, sur au moins une pièce adaptatrice, entre les sorties et les entrées de fluide débouchant au ni- veau de la surface périphérique d'au moins une pièce adaptatrice, - l'organe de soupape est entouré par un second élément élastique de forme tubulaire, et la surface extérieure de l'organe de soupape et la surface intérieure du second élément élastique supplémentaire sont appliqués l'une contre l'autre. Une application de la soupape selon l'invention est particulièrement intéressante dans une installation pour mesurer le débit d'un injecteur de carburant. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple représenté dans les dessins annexés dans 10 lesquels: - la figure 1 montre schématiquement une installation de mesure de dé-bit d'un injecteur de carburant, - la figure 2 montre une coupe longitudinale d'une soupape de passage selon l'invention, - la figure 3 montre une variante de réalisation d'une partie de la sou- pape de passage de la figure 2. Description de modes de réalisation La figure 1 montre un système 10 de mesure de passage ou de débit d'un injecteur de carburant 1. Le système 10 comporte un bloc de mesure 11 avec une chambre de mesure 12. Il est également prévu un logement 13 pour recevoir l'injecteur de carburant 1 et le coupler à la chambre de mesure 12. Un bloc-soupape 15 est prévu sur le côté du bloc de mesure 11. Le système 10 permet de mesurer la quantité de carburant ou dose de carburant que fournit l'injecteur de carburant 1 commandé de manière électrique pendant une seule course, vers la chambre de mesure 12. La dose de carburant est de l'ordre de quelques milligrammes. La figure 1 montre en outre le chemin d'écoulement 16 du carburant ou du liquide de contrôle utilisé. On voit que le milieu passe par l'injecteur de carburant 1 pour arriver dans la chambre de mesure 12 du bloc de me-sure 11 et de là il arrive par le bloc de soupape 15 à l'extérieur du système 10. La flèche 17 indique également le chemin d'écoulement d'un gaz qui agit par l'intermédiaire du bloc de soupape 15 dans la chambre de mesure 12 du bloc de mesure 11. L'évacuation du fluide de la chambre de mesure 12 par le bloc de soupape 15 se fait en fonction de la pression du gaz régnant dans la chambre de mesure 12, pression qui sert également de grandeur de commande pour le bloc-soupape 15. Le système 10 tel que décrit ci-dessus, encore appelé indicateur de dose d'injection, est déjà connu de manière générale. L'importance de l'invention réside dans la construction du bloc-soupape 15 notamment représenté à la figure 2. Le boîtier du bloc-soupape 15 comporte une plaque d'adaptation 19 qui se fixe à l'aide de vis 20 contre le boîtier du bloc de mesure 11. Il est également prévu une partie de boîtier 21 en forme de cylindre creux reliée solidairement à la plaque adaptatrice 19. A l'intérieur de la partie de boîtier 21 il y a un logement 22 par lequel on introduit à travers l'entrée 23 du gaz dans le bloc-soupape 15. La 1 o chambre 22 est en outre couplée par une liaison non représentée à la chambre de mesure 12 pour que la pression du gaz régnant dans la chambre 22 existe également dans la chambre de mesure 12 du bloc de mesure 11. La plaque adaptatrice 19 présente un prolongement 25 en forme de bossage pénétrant dans la chambre 22. Dans l'axe longitudinal 26 du bloc-soupape 15, le prolongement 25 comporte un perçage borgne 27 deux fois étagé. A partir du fond du perçage borgne 27 partent des perçages de sortie 28, dirigés radialement et répartis de manière équiangulaire. Les perçages de sortie 28 débouchent à la périphérie extérieure du prolongement 25. Un second perçage borgne 30 est réalisé du côté opposé à celui des vis 20 dans le prolongement 25, également suivant l'axe longitudinal 26. Dans ce cas également plusieurs perçages d'entrée 31 arrivent radialement à la surface périphérique du prolongement 25. Les extrémités des perçages de sortie 28 et des perçages d'entrée 31, en regard des perçages borgnes 27, 30, sont prévues dans les positions écartées sur le prolongement 25 et sont séparées par une zone centrale 32. La zone de périphérie extérieure de la zone centrale 32 est de forme bombée de sorte que le diamètre du prolongement 25 est augmenté dans la zone médiane 32. Le prolongement 25 présente un segment 34 de diamètre réduit, du côté opposé à celui des vis 20. Le segment 34 pénètre dans un perçage 35 d'une pièce adaptatrice 36 en forme de manchon. La pièce adaptatrice 36 présente un segment taraudé 35 suivant l'axe longitudinal 26. Ce segment taraudé rejoint directement le perçage 35. Le segment ta- raudé 37 permet de relier une conduite d'évacuation non représentée pour le fluide à la pièce adaptatrice 36 et ainsi au bloc-soupape 15. Du côté opposé à celui du perçage 35, la pièce adaptatrice 36 pénètre avec une partie de sa périphérie extérieure dans un orifice 38 réalisé dans la partie de boîtier 21. Entre la pièce adaptatrice 36 et l'orifice 38 on a un joint d'étanchéité 39 pour séparer de manière étanche le bloc- soupape 15 par rapport à l'extérieur. Le prolongement 25 est entouré par un organe de soupape 40, élastique, en forme de tuyau. L'organe de soupape 40 est formé dans une matière résistante au fluide (fluide contrôlé) notamment en Viton Les deux extrémités 41, 42 de l'organe de soupape sont prévues au niveau chaque fois d'un segment conique 43, 44 du prolongement 25 ou de la pièce adaptatrice 36. Les segments 43, 44 ou les extrémités corres- pondantes 41, 42 de l'organe de soupape 40 coopèrent avec des écrous- chapeaux 45, 46 prévus sur le prolongement 25 ou la pièce adaptatrice 36. Les écrous-chapeaux 45, 46 servent à presser l'organe de soupape 40 contre les segments 43, 44 lorsqu'on sert les écrous-chapeaux 45, 46 de manière correspondante. L'organe de soupape 40 couvre les perçages de sortie 28 et les perçages d'entrée 21 ainsi que la zone médiane 32 du prolongement 25. L'organe de soupape 40 est ainsi appliqué sur toute sa surface contre la périphérie extérieure du prolongement 25; grâce à la zone médiane 32 de forme bombée du prolongement 25, l'organe de soupape 40 est en quelque sorte précontraint pour couper le passage entre les perçages de sortie 28 et les perçages d'entrée 31 avec une certaine force, même si à l'intérieur du volume 32 il ne règne aucune pression de gaz. La figure 3 montre une variante de réalisation dans laquelle l'organe de soupape 40 est entouré en plus d'un segment tubulaire d'un organe d'obturation 48 élastique. L'organe d'obturation 48 sert à augmenter la force de fermeture de l'organe de soupape 40 et pour cela l'épaisseur de sa paroi est choisie de façon appropriée ou encore la matière dans laquelle est réalisé cet organe. Dans le cas d'un organe d'obturation 48, par exemple en silicone, il n'est pas nécessaire qu'il ré- siste vis-à-vis du fluide. L'organe d'obturation 48 peut également être bloqué selon la conception, en même temps que l'organe de soupape 40, par les écrous-chapeaux 45, 46. Le bloc-soupape 15 fonctionne de la manière suivante: un certain volume de fluide ou de carburant se trouve dans le perçage borgne 27 et dans les perçages de sortie 28; ce carburant provient de la chambre de mesure 12. Mais comme l'organe de soupape 40 est fermé, les perçages de sortie 28 sont fermés, si bien que le fluide doit présenter une certaine pression pour que l'organe de soupape 40 se soulève de nouveau des per- çages de sortie 28. Cette pression nécessaire est définie par la pression du gaz régnant dans le volume 22; ce gaz sous pression est également appliqué à la chambre de mesure 12. Dès que la pression du fluide est supérieure à la force de fermeture engendrée par la pression du gaz exercée sur l'organe de soupape 40, cet organe 40 se soulève au niveau des perçages de sortie 28 par rapport au prolongement 25 et libère un passage en di-rection des perçages d'entrée 31. Le milieu qui se trouve dans le perçage borgne 30 provient de là. Il apparaît clairement que la force de fermeture de l'organe lo de soupape 40 dépend d'une part du choix ou de la conception de cet organe de soupape 40 et d'autre part de la pression de gaz régnant dans le volume 22. Les modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent être modifiés et transformés de différentes manières. Ainsi, la figure 3 monte qu'à la place des perçages de sortie 28 ou des perçages d'entrée 21 on peut également prévoir des inserts 49, 50 ou des anneaux en métal fritté poreux, placés dans des perçages ou des rainures correspondantes. Il en résulte que dans la zone des surfaces périphériques du prolongement 25a, contrairement au perçage de sortie 28 et au perçage d'entrée 31, il n'y au- ra pas d'arête mais bien plus une surface pratiquement continue, évitant que l'organe de soupape 40 ne risque de s'endommager sur les arêtes d'entrée ou de sortie. REVENDICATIONS 1 ) Soupape de passage pour un fluide, comprenant un organe de soupape (40) élastique, de forme tubulaire, dont la surface de la section peut être modifiée par une pression extérieure pour commander le passage d'un fluide, l'organe de soupape (40) pouvant être relié au moins indirectement au niveau de ses zones d'extrémité (41, 42) à des éléments de conduite servant à l'alimentation et à l'évacuation du fluide, caractérisée en ce qu' au moins un élément de guidage (28, 31; 49, 50) pour le fluide, situé à io l'intérieur de l'organe de soupape (40) conduit radialement le fluide contre la paroi intérieure de l'organe de soupape (40), qui en position de fermeture de l'organe (40) s'applique contre chaque orifice de sortie de l'élément de guidage pour le fermer. 2 ) Soupape de passage selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe de soupape (40) est installé dans un boîtier formant une chambre de pression (22) pour l'organe de soupape (40). 3 ) Soupape de passage selon la revendication 2, caractérisée en ce que les éléments de conduite sont réalisés sous la forme de pièces adaptatrices (19, 36) qui peuvent être reliées à des conduites de fluide et qui forment un bloc-soupape (15) avec une partie de boîtier (21). 4 ) Soupape de passage selon la revendication 3, caractérisée en ce que les deux pièces adaptatrices (19, 36) symétriques en rotation peuvent être reliées l'une à l'autre et leur périphérie extérieure présente chacune une surface (43, 44), conique, sur lesquelles peuvent s'emmancher les deux extrémités de l'organe de soupape (40), tubulaire. 5 ) Soupape de passage selon la revendication 4, caractérisée en ce qu' au niveau des surfaces coniques (43, 44) il y a chaque fois un écrou- chapeau (45, 46) pour pousser les surfaces intérieures des extrémités de l'organe de soupape (40) de manière étanche contre les surfaces (43, 44). 6 ) Soupape de passage selon la revendication 3, caractérisée en ce que dans au moins l'une des pièces adaptatrices (19, 36), chaque fois un canal d'entrée ou de sortie pour le fluide, coaxial à l'organe de soupape (40), se présente sous la forme d'un perçage borgne (27, 30) d'où partent des perçages (28, 31) dirigés radialement contre la paroi intérieure de l'organe de soupape (40). 7 ) Soupape de passage selon la revendication 3, caractérisée en ce que dans au moins l'une des pièces adaptatrices (19, 36), on a chaque fois un canal d'entrée ou de sortie coaxial pour le fluide sous la forme d'un perçage borgne (27, 30) et le perçage borgne (27, 30) coopère avec au moins un élément fritté (49, 50) qui ferme la périphérie extérieure d'au moins une pièce adaptatrice (19, 20) à fleur avec cette surface périphérique. 8 ) Soupape de passage selon la revendication 6 ou 7, caractérisée par une zone médiane (32) ayant une forme bombée, sur au moins une pièce adaptatrice (19, 36), entre les sorties et les entrées de fluide débouchant au niveau de la surface périphérique d'au moins une pièce adaptatrice (19, 36). 9 ) Soupape de passage selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe de soupape (40) est entouré par un second élément élastique (48) de forme tubulaire, et la surface extérieure de l'organe de soupape (40) et la surface intérieure du second élément élastique (48) supplémentaire sont appliquées l'une contre l'autre. 10 ) Application d'une soupape de passage selon l'une des revendications 1 à 9, dans une installation pour mesurer le débit d'un injecteur de carburant (1).