Brevet FR2857428A1 — publié le 20050114

Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif de soupape de réglage de débit pour outil pneumatique, comprenant un boîtier muni d'un passage d'écoulement principal formé par un passage d'entrée d'air, une chambre de soupape et un passage de sortie, ainsi qu'un siège de soupape principal annulaire séparant la chambre de soupape du passage de sortie, le dispositif étant commandé par une soupape à bille poussée par un ressort, et une tige de commande actionnable manuellement guidée de manière étanche dans un chemin de guidage du boîtier, ce chemin io de guidage pénétrant dans la chambre de soupape dans une direction perpendiculaire à celle du passage d'écoulement principal, la tige de commande pouvant être déplacée longitudinalement pour venir en contact avec la soupape à bille et la déplacer de manière à l'écarter du siège de soupape principal. Ainsi, l'invention concerne un dispositif de soupape de réglage de débit dans lequel un passage d'écoulement principal est commandé par un élément de soupape principal en coopération avec un siège de soupape principal, et par une tige de commande actionnable manuellement qui est guidée de manière étanche dans un chemin de guidage et peut se déplacer entre une position inactive et une position active dans laquelle elle vient en contact avec l'élément de soupape principal et l'écarte du siège de soupape principal de manière à ouvrir ainsi le passage d'écoulement principal. Etat de la technique Les soupapes de réglage de débit du type à siège sont avantageuses en ce qu'elles sont faciles à rendre complètement étanches lorsqu'elles sont fermées. Elles sont également relativement compactes et de conception simple ce qui constitue des caractéristiques préférables dans les applications d'outils pneumatiques. Cependant, les soupapes de réglage de débit de ce type souffrent de deux problèmes, à savoir: a) de mauvaises propriétés de démarrage en douceur, et b) une force d'ouverture relativement élevée. Ces deux problèmes rendent difficile de faire démarrer l'outil en douceur ce qui, dans le cas par exemple d'opérations de perçage et de serrage de vis, est une caractéristique néces- safre pour effectuer des opérations de travail sûres et précises. La force d'ouverture relativement élevée de la soupape est due au fait que la soupape à pleine surface d'écoulement doit être ouverte contre la pleine pression de la conduite d'air comprimé, sans contre- pression de la part du moteur de l'outil pneumatique. Une manière de réduire la force d'ouverture requise consiste à utiliser un élément de sou-pape de type basculant, tel que décrit dans le brevet U.S. 5 901 794, dans lequel la force de manoeuvre est réduite par l'effet de levier d'un bras en s forme de queue monté sur l'élément de soupape. Ce type de soupape n'est cependant pas de conception très compacte et convient pour des outils pneumatiques de type pistolet. Une autre manière de réduire la force d'ouverture d'une soupape de réglage de débit consiste à utiliser une soupape glissante, to comme décrit dans le brevet U.S. 5 626 198. Cependant, ce type de sou-pape est plus cher à fabriquer et plus difficile à rendre complètement étanche lorsqu'il est en position fermée. Dans ce type de soupape, il est également difficile d'obtenir une faible chute de pression et/ou une grande capacité d'écoulement sans augmenter indésirablement la taille globale de la soupape. Les mauvaises caractéristiques d'ouverture en douceur de la soupape de type à siège ne dépendent pas seulement du fait que la soupape à pleine surface d'écoulement est ouverte en une seule étape. El-les sont également dues au fait qu'on produit, au démarrage du processus d'ouverture de la soupape, une chute de pression relativement brusque à travers la soupape, qui conduit à une réduction brusque de la force d'ouverture requise de la soupape et à une augmentation inévitable de la vitesse d'ouverture de la soupape. Cela produit une ouverture à pleine surface d'écoulement relativement rapide. Une solution antérieure apportée à ce problème est décrite dans le brevet U.S. 5 797 462. La disposition de soupape de réglage de débit décrite dans ce brevet comprend une soupape à siège à deux degrés dans laquelle l'élément de soupape principal ainsi qu'un élément de sou-pape auxiliaire plus petit sont montés sur une broche de manoeuvre, de façon que l'élément de soupape auxiliaire soit disposé pour commander l'ouverture de l'élément de soupape principal. Cependant, ce type de sou-pape de réglage de débit est particulièrement bien adapté à des outils pneumatiques de type pistolet et nécessite un passage d'entrée relative- ment compliqué. But de l'invention Le principal but de la présente invention est de créer un dispositif de soupape de réglage de débit pour outil pneumatique dans le-quel une caractéristique de démarrage en douceur est obtenue en disposant un passage de dérivation commandé par une tige d'actionnement entre les passages d'entrée et de sortie de la soupape, pour produire un débit d'entrée d'air initial réduit, avec une réduction subséquente de la chute de pression à travers l'élément de soupape principal et une réduc- tion subséquente de la force d'ouverture de la soupape. Un autre but de la présente invention est de créer un dispositif de soupape de réglage de débit de structure simple comportant un élément de soupape principal en forme de bille, dans lequel la tige de commande est disposée pour venir en contact avec la bille pour la pousser latéralement de manière à l'écarter du siège de soupape principal. Avantages de l'invention A cet effet, la présente invention concerne un dispositif de soupape de réglage de débit du type ci-dessus, caractérisé en ce que le chemin de guidage comprend un moyen de passage faisant partie d'un passage de dérivation prévu dans le boîtier, ce passage de dérivation s'étendant depuis la chambre de soupape jusqu'au passage de sortie, et la tige de commande comprenant une partie de soupape pour commander le passage de dérivation, cette tige de commande étant disposée pour ouvrir le passage de dérivation avant de déplacer la soupape à bille pour l'écarter du siège de soupape principal. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le chemin de guidage comprend un épaulement annulaire formant un siège de sou-pape secondaire destiné à coopérer avec la partie de soupape de la tige de commande. D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront d'après la description détaillée qui suit et les revendications. Dessins Un mode de réalisation préférentiel de l'invention sera décrit ciaprès de manière plus détaillée en se référant aux dessins annexés 30 dans lesquels: la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale à travers un dis-positif de soupape de réglage de débit selon l'invention, et - la figure 2 représente, à plus grande échelle, une partie du dispositif de soupape de la figure 1. Description détaillée de l'invention La soupape de réglage de débit qui est représentée dans les dessins comprend un boîtier 10 destiné à être monté sur le carter d'un outil pneumatique (non représenté). Le boîtier 10 comporte un passage d'entrée d'air 11 communiquant avec une source d'air comprimé, et un passage de sortie d'air 12 communiquant avec le moteur de l'outil pneumatique. Une chambre de soupape 13 communique en permanence avec le passage d'entrée 11 et contient un siège de soupape principal annulaire 14 destiné à coopérer avec un élément de soupape en forme de bille 15. Un ressort 17 exerce sur la soupape à bille 15 une force de poussée qui, en association avec la pression d'air régnant dans le passage d'entrée 11, maintient la soupape à bille 15 appuyée contre le siège de soupape 14 en position de fermeture. La soupape à bille 15 forme l'élément de soupape principal de la soupape de réglage de débit et commande un passage d'écoulement principal essentiellement droit s'étendant à travers le boîtier 10 et passant par le siège de soupape principal 14. Dans le boîtier 10, un élément de manchon 18 muni d'un chemin de guidage 19 est monté perpendiculairement au passage d'écoulement principal. Une tige de commande 21 est guidée de manière étanche dans le chemin de guidage 19 et peut se déplacer, sous l'action d'un levier de manoeuvre extérieur 22, entre une position inactive et une position active. Dans cette position active, la tige de commande 21 coopère avec la soupape à bille 15 et la déplace latéralement pour l'écarter du siège de soupape 14 de manière à ouvrir le passage d'écoulement principal. Le levier 22 est monté en pivotement sur l'extérieur du boîtier 10 de façon qu'on puisse l'actionner manuellement. L'élément de manchon 18 comporte une ouverture latérale 23 et un épaulement annulaire 24, tandis que la tige de commande 21 est munie d'une partie de rétrécissement 26 et d'une partie de soupape 27. La partie de soupape 27 porte un joint torique d'étanchéité 28 et cette partie de soupape est destinée à coopérer de manière étanche avec l'épaulement 24 lorsque la tige de commande 21 occupe sa position inactive. L'ouverture latérale 23 communique avec le passage de sortie 12 par un passage 29 formé dans le boîtier 10, de façon que, lorsque la tige de commande 12 occupe sa position active, un passage de dérivation de faible surface soit établi pour s'étendre au-delà du siège de soupape principal 14 et pour connecter le passage d'entrée 11 directement au passage de sortie 12. La partie de soupape 27 est maintenue en contact d'étanchéité avec l'épaulement 24 par la pression d'air régnant dans le passage d'entrée 11. Dans les dessins, la soupape de réglage de débit n'est pas pressurisée du tout, ce qui signifie qu'il n'y a pas de force de fermeture agissant sur la tige de commande 21 et la partie de soupape 27, et que la tige de commande 21 occupe une position comprise entre la position inactive et la position active. En cours de fonctionnement, la soupape de réglage de débit est fixée à un carter d'outil pneumatique par son extrémité de passage de sortie, et à une source d'air comprimé par son extrémité de passage d'entrée. La pression d'air régnant dans la chambre de soupape 13, en association avec le ressort 17, presse la soupape à bille 15 contre le siège 14 pour maintenir la soupape en position fermée. L'air comprimé agit égale-ment sur la tige de commande 21 et pousse cette dernière vers l'extérieur de façon que la partie de soupape 27 s'engage contre l'épaulement 24 dans le manchon 18. Dans cette position, les deux soupapes sont fermées et aucun air comprimé moteur n'est fourni à l'outil pneumatique. Lorsqu'on appuie vers le bas sur le levier 22, la tige de commande est déplacée vers l'intérieur de sorte que, dans une première séquence, la partie de soupape 27 s'écarte de l'épaulement 24 et ouvre le passage de dérivation de faible surface 23, 29. Il en résulte qu'on établit un écoulement d'alimentation d'air de pression limitée qui déclenche un démarrage doux et relativement lent de l'outil. Il en résulte également qu'on obtient une certaine réduction de la différence de pression de part et d'autre du siège de soupape principal 14, et donc qu'on produit une force de fermeture réduite sur l'élément de soupape à bille principal 15. Cela signifie à son tour que la force d'ouverture requise sur la soupape à bille 15 est réduite et qu'on facilite une ouverture lente de la soupape principale 15. Comme illustré dans les dessins, le passage de dérivation 23, 29 est ouvert bien avant que la tige de commande 21 s'engage sur l'élément de soupape à bille 15 et commence à déplacer celui-ci pour l'écarter du siège de soupape 14. Cela est destiné à s'assurer qu'une réduction de la chute de pression à travers le siège de soupape principal 14 se fait réellement avant que le déplacement de l'élément de soupape principal 15 soit démarré, et qu'on obtient un démarrage effectivement doux de l'outil pneumatique. 2857428 6 REVENDICATIONS 1 ) Dispositif de soupape de réglage de débit pour outil pneumatique, comprenant un boîtier (10, 18) muni d'un passage d'écoulement principal formé par un passage d'entrée d'air (11), une chambre de soupape (13) et un passage de sortie (12), ainsi qu'un siège de soupape principal annulaire (14) séparant la chambre de soupape (13) du passage de sortie (12), le dispositif étant commandé par une soupape à bille (15) poussée par un ressort, et une tige de commande actionnable manuellement (21) guidée de manière étanche dans un chemin de guidage (19) du boîtier (10, 18), ce i o chemin de guidage (19) pénétrant dans la chambre de soupape (13) dans une direction perpendiculaire à celle du passage d'écoulement principal, la tige de commande (21) pouvant être déplacée longitudinalement pour venir en contact avec la soupape à. bille (15) et la déplacer de manière à l'écarter du siège de soupape principal (14), caractérisé en ce que le chemin de guidage (19) comprend un moyen de passage (23) faisant partie d'un passage de dérivation (23, 29) prévu dans le boîtier (10, 18), ce passage de dérivation (23, 29) s'étendant depuis la chambre de soupape (13) jusqu'au passage de sortie (12), et la tige de commande (21) compre- nant une partie de soupape (27, 28) pour commander le passage de dérivation (23, 29), cette tige de commande étant disposée pour ouvrir le passage de dérivation (23, 29) avant de déplacer la soupape à bille (15) pour l'écarter du siège de soupape principal (14). 2 ) Dispositif de soupape de réglage de débit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chemin de guidage (19) comprend un épaulement annulaire (24) formant un siège de soupape secondaire destiné à coopérer avec la partie de soupape (27, 28) de la tige de commande (21).