Brevet FR2877068A1 — publié le 20060428

ELECTROVANNE HYDRAULIQUE DE TYPE PROPORTIONNEL La présente invention concerne une électrovanne hydraulique de type proportionnel. Plus spécifiquement, l'invention a pour objet une électrovanne hydraulique proportionnelle pouvant être utilisée pour le contrôle d'un écoulement d'eau, en particulier d'eau chaude, dans un groupe mélangeur, par exemple pour une chaudière murale ou similaire ou dans un lave-linge ou un lave-vaisselle. L'électrovanne selon l'invention comprend: un corps dans lequel, entre un conduit d'entrée, raccordé de manière opérationnelle à une source de liquide sous pression, et un conduit de sortie, s'étend un siège de vanne; une membrane qui possède une partie périphérique fixée au corps, une partie intermédiaire qui sépare le conduit d'entrée d'une chambre de contrôle définie dans le corps du côté opposé au siège de vanne par rapport à la membrane, et une partie centrale à laquelle est associé un obturateur principal qui coopère avec ledit siège de vanne et dans laquelle on définit au moins une ouverture d'évacuation adaptée pour mettre en communication la chambre de contrôle avec ledit conduit de sortie; au moins un passage étroit prédisposé pour mettre 25 en communication le conduit d'entrée avec la chambre de contrôle; un obturateur de contrôle monté de manière mobile dans le corps, dans un passage qui débouche dans la chambre de contrôle en relation de face par rapport au passage d'évacuation de l'obturateur principal; un actionneur électromagnétique comprenant un solénoïde de contrôle qui est solidaire du corps et qui s'étend autour de la direction de déplacement de l'obturateur de contrôle, disposé dans le passage mentionné ci-dessus, du côté opposé à l'obturateur principal par rapport à l'obturateur de contrôle; et des moyens élastiques ayant tendance à pousser l'obturateur de contrôle dans une position de repos dans laquelle il est éloigné du passage d'évacuation de l'actionneur principal; la disposition étant telle, de sorte qu'au cours du fonctionnement, lorsque le solénoïde de contrôle n'est pas excité, l'obturateur de contrôle prend une position retirée de repos sous l'action des moyens élastiques associés et le liquide sous pression dans le conduit d'entrée est susceptible de pousser l'obturateur principal vers l'obturateur de contrôle, dans une position d'ouverture complète dans laquelle ledit obturateur principal libère le siège de vanne associé et permet un écoulement de liquide à débit maximum entre le conduit d'entrée et le conduit de sortie et lorsque le solénoïde est excité le noyau pousse l'obturateur de contrôle vers une position partiellement extraite, dans laquelle il limite la distance entre l'obturateur principal et ledit siège de vanne, pour lequel l'obturateur principal est alors susceptible de permettre un écoulement de liquide entre le conduit d'entrée et le conduit de sortie avec un débit réduit correspondant à la valeur du courant moyen avec lequel on excite ledit solénoïde. L'invention concerne en outre un groupe de vannes comprenant une électrovanne proportionnelle du type spécifié ci-dessus et une électrovanne d'interception, c'est-à-dire de type marche/arrêt, raccordée en amont, c'est-à-dire à l'entrée de cette électrovanne proportionnelle. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin joint, qui est une vue partielle en coupe axiale d'une électrovanne selon l'invention. Sur le dessin, le numéro de référence 1 indique dans son ensemble, l'électrovanne hydraulique proportionnelle selon la présente invention. Cette électrovanne est, comme cela ressortira plus clairement par la suite, du type normalement ouvert. L'électrovanne 1 comprend un corps indiqué globalement par le numéro de référence 2, qui dans l'exemple illustré, est réalisé en deux parties 2a, 2b couplées entre elles de manière étanche au liquide. Dans le corps 2 de l'électrovanne, on définit un conduit d'entrée 3, raccordé de manière opérationnelle (de façon non illustrée) à une source de liquide sous pression, et un conduit de sortie 4. Entre les conduits 3 et 4, s'étend une paroi annulaire 5 qui forme dans la partie supérieure un siège de vanne 6. L'électrovanne 1 comprend en outre une membrane indiquée dans son ensemble par le numéro de référence 7, par exemple en matériau élastomère. Une telle membrane présente une partie périphérique 7a fixée sur le corps 2, une partie intermédiaire 7b et une partie annulaire centrale 7c. Cette dernière partie de la membrane présente une ouverture centrale 8 dans laquelle est inséré et retenu un corps rigide 9 de forme essentiellement annulaire. Ce corps 9 définit un passage axial 10 d'évacuation coaxial avec l'ouverture 8 de la membrane 7. La partie d'extrémité supérieure du conduit 10 présente un diamètre réduit et débouche dans la partie supérieure en face d'un siège de vanne 11 du corps 9. La partie intermédiaire 7b de la membrane 7 sépare le conduit d'entrée 3 d'une chambre de contrôle 12, définie par le corps 2 du côté opposé au siège de vanne 6 par rapport à la membrane. Le conduit 10 est susceptible de mettre en communication la chambre de contrôle 12 avec le conduit de sortie 4. Dans la partie intermédiaire 7b de la membrane 7, on prédispose au moins une ouverture étroite 13 qui met en communication le conduit d'entrée 3 avec la chambre de contrôle 12. Dans l'exemple illustré, la membrane présente deux mêmes ouvertures étroites 13. Dans chaque cas, la ou les ouvertures étroites de la membrane 7 présentent de manière appropriée une section globalement inférieure à la section de passage de la partie terminale supérieure du conduit 10 réalisé dans le corps 9. La ou les ouvertures étroites en question peuvent en outre être réalisées également dans la partie centrale 7c ou bien dans la partie périphérique 7a de la membrane, ou bien elles peuvent encore être réalisées dans le corps 2, sous forme d'un ou de plusieurs conduits de dérivation entre le conduit d'entrée 3 et la chambre de contrôle 12. La partie supérieure 2b du corps 2 de l'électrovanne présente une formation tubulaire 2c solidaire, à axe essentiellement vertical, dont l'extrémité supérieure 2d est fermée, et dont l'extrémité inférieure débouche dans la chambre de contrôle 12, en relation de face avec le passage d'évacuation 10 qui traverse la partie centrale 7c de la membrane 7 qui sert d'obturateur principal associé au siège de la vanne 6. En particulier, dans la réalisation illustrée de manière exemplaire, dans l'extrémité inférieure 2e de la formation tubulaire 2c, est fixé un élément annulaire de rappel 14 ayant une extension axiale limitée. Sur un tel élément de rappel 14, on pose un ressort hélicoïdal 15, dont l'extrémité supérieure s'appuie sous la partie de tête 16a d'un obturateur de contrôle indiqué dans son ensemble par le numéro de référence 16. Cet obturateur de contrôle 16 est monté de manière coulissante dans le passage 17 défini à l'intérieur de la partie tubulaire 2c du corps et le ressort 15 a tendance à le maintenir dans la position soulevée ou retirée représentée sur le dessin dans laquelle son extrémité inférieure est éloignée du siège 11 associé au passage d'évacuation 10 de l'obturateur principal 7c/9. La position opérationnelle de l'obturateur de contrôle 16 par rapport au corps 2 de l'électrovanne est contrôlée au moyen d'un actionneur électromagnétique, indiqué dans son ensemble par le numéro de référence 18. Cet actionneur comprend un enroulement ou solénoïde de contrôle 19 porté par une bobine 20 fixée autour de la formation 2c du corps de l'électrovanne. Le solénoïde de contrôle 19 est essentiellement coaxial par rapport à la direction de déplacement de l'obturateur de contrôle 16. L'actionneur 18 comprend en outre un noyau magnétique mobile 21, disposé dans le passage 17 de la formation tubulaire 2c, du côté opposé à l'obturateur principal 7c/9 par rapport à l'obturateur de contrôle 16. Au repos, c'est-à-dire dans la condition non excitée du solénoïde 19, le ressort 15 maintient l'obturateur de contrôle 16 et le noyau mobile 21 associé dans la position illustrée sur le dessin. A l'usage, le conduit d'entrée 3 de l'électrovanne 1 est raccordé à une source de liquide sous pression, alors que le conduit de sortie 4 est raccordé à un dispositif utilisateur. Au repos, c'est-à-dire dans la condition non excitée du solénoïde 19, la pression du liquide dans le conduit d'entrée 3 pousse la membrane, et donc l'obturateur principal 7c vers l'obturateur de contrôle 16, qui est dans la condition retirée illustrée sur le dessin. Dans une telle condition, l'électrovanne est complètement ouverte: l'obturateur principal 7c libère le siège de vanne 6 et permet un écoulement de liquide entre le conduit d'entrée et le conduit de sortie 4 au débit maximum. Lorsque le solénoïde 19 est excité ou bien est parcouru par un courant électrique ayant une valeur moyenne prédéterminée, le champ magnétique généré par ce solénoïde provoque une descente du noyau 21 et de l'obturateur de contrôle 16 contre la force de rappel du ressort 15. L'obturateur de contrôle 16 est ainsi poussé dans une position partiellement extraite, dans laquelle il s'étend dans la chambre de contrôle 12, limitant la distance entre l'obturateur principal 7c et le siège de vanne 6 associé, pour lequel cet obturateur principal 7c est susceptible de permettre alors un écoulement de liquide entre le conduit d'entrée 3 et le conduit de sortie 4 avec un débit réduit, de valeur correspondant à la valeur du courant moyen circulant dans le solénoïde. Lorsque l'on modifie l'intensité du courant alimenté au solénoïde 19, on modifie proportionnellement le débit de l'écoulement de liquide autorisé entre le conduit d'entrée 3 et le conduit de sortie 4. A la limite, le solénoïde 19 peut être excité avec une intensité de courant telle qu'elle provoque la totale interception du passage de liquide du conduit d'entrée 3 jusqu'au conduit de sortie 4. Dans chaque cas, lorsque l'on modifie le courant d'excitation fourni au solénoïde 19, la position de l'obturateur principal 7c par rapport au siège de vanne 6 varie soit à la suite de la modification de position de l'obturateur de contrôle 16 qui est poussé par le noyau mobile 21, soit suite à la pression que le liquide qui se trouve dans la chambre de contrôle 12 exerce sur la membrane 7 et sur la surface exposée du corps 9. En d'autres termes, le liquide présent dans la chambre de contrôle 12 permet de réaliser un effet d'assistance du déplacement de l'obturateur principal. A une électrovanne proportionnelle du type décrit ci-dessus, on peut raccorder, à l'entrée, une électrovanne d'interception, du type marche/arrêt, pour former dans l'ensemble un groupe d'électrovannes pouvant, par l'intermédiaire de l'électrovanne d'interception, permettre ou pas un écoulement de fluide et, par l'intermédiaire de l'électrovanne proportionnelle, contrôler le débit d'un tel écoulement. Naturellement, le principe de l'invention demeurant inchangé, les formes de réalisation et les détails de réalisation peuvent être modifiés par rapport à ce qui a été décrit et illustré uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans pour cela sortir de la portée de l'invention, comme défini dans les revendications jointes. Ainsi, par exemple, dans le siège de vanne 6 ou dans l'obturateur 7c associé, on peut réaliser des entailles adaptées pour faire en sorte que même lorsque l'obturateur principal 7c s'appuie contre un tel siège, un débit minimum prédéterminé de liquide puisse s'écouler entre le conduit d'entrée et le conduit de sortie. REVENDICATIONS 1. Electrovanne hydraulique proportionnelle (1) caractérisée en ce qu'elle comprend: un corps (2) dans lequel, entre un conduit d'entrée (3), raccordé de manière opérationnelle à une source de liquide sous pression, et un conduit de sortie (4) s'étend un siège de vanne (6) ; une membrane (7) qui possède une partie périphérique (7a) fixée au corps (2), une partie intermédiaire (7b) qui sépare le conduit d'entrée (3) d'une chambre de contrôle (12) définie par le corps (2) du côté opposé au siège de vanne (6) par rapport à la membrane (6), et une partie centrale (7c) à laquelle est associé un obturateur principal (7c, 9) qui coopère avec ledit siège de vanne (6) et dans laquelle on définit au moins une ouverture d'évacuation (10, 11) pouvant mettre en communication la chambre de contrôle (12) avec ledit conduit de sortie (4) ; au moins un passage étroit (13) prédisposé pour mettre en communication le conduit d'entrée (3) avec la chambre de contrôle (12) ; un obturateur de contrôle (16) monté de manière mobile dans le corps (2), dans un passage (17) qui débouche dans la chambre de contrôle (12) en relation de face par rapport au passage d'évacuation (10, 11) de l'obturateur principal (7c, 9) ; un actionneur électromagnétique (18) comprenant un solénoïde de contrôle (19) qui est solidaire du corps et qui s'étend autour de la direction de déplacement de l'obturateur de contrôle (16), et un noyau mobile (21) disposé dans le passage (17) mentionné précédemment, du côté opposé à l'obturateur principal (7c, 9) par rapport à l'obturateur de contrôle (16) ; et des moyens élastiques (15) ayant tendance à pousser l'obturateur de contrôle (16) dans une position de repos dans laquelle il est éloigné du passage d'évacuation (10, 11) de l'obturateur principal (7c, 9) ; le dispositif étant tel de sorte qu'au cours du fonctionnement, lorsque le solénoïde de contrôle (19) n'est pas excité, l'obturateur de contrôle (16) prend une position retirée de repos sous l'action des moyens élastiques (15) associés et le liquide sous pression dans le conduit d'entrée (3) est susceptible de pousser l'obturateur principal (7c, 9) vers l'obturateur de contrôle (16), dans une position d'ouverture complète dans laquelle l'obturateur principal (7c, 9) libère le siège de vanne (6) et permet un écoulement de liquide à débit maximum entre le conduit d'entrée (3) et le conduit de sortie (4), et lorsque le solénoïde (19) est excité, le noyau (21) pousse l'obturateur de contrôle (16) vers une position partiellement extraite, dans laquelle il limite la distance entre l'obturateur principal (7c, 9) et ledit siège de vanne (6), pour lequel l'obturateur principal (7c, 9) est susceptible de permettre alors un écoulement de liquide entre le conduit d'entrée (3) et le conduit de sortie (4) avec un débit réduit de valeur correspondant à la valeur du courant moyen avec lequel est excité ledit solénoïde (19). 2. Electrovanne hydraulique proportionnelle selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit au moins un passage étroit (13) est réalisé dans la membrane (7). 3. Electrovanne hydraulique proportionnelle selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit au moins un passage étroit (13) est réalisé dans la partie intermédiaire (7b) de la membrane (7). 4. Electrovanne hydraulique proportionnelle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit siège (6) et/ou l'obturateur principal (7c) présente une ou plusieurs entailles telles de sorte que lorsque l'obturateur principal (7c) s'appuie contre ledit siège (6), un débit minimum de liquide peut s'écouler entre le conduit d'entrée (3) et le conduit de sortie (4). 5. Groupe d'électrovannes, caractérisé en ce qu'il comprend une électrovanne selon une ou plusieurs des revendications précédentes, à l'entrée de laquelle est raccordée une vanne d'interception.