Brevet FR3037377A1 — publié le 20161216

Régulateur de pression dynamique Domaine technique La présente invention concerne une valve permettant de réguler une pression d'un fluide. Etat de la technique On connait différentes sortes de valves pour la régulation de pression d'un fluide. Il s'agit par exemple de valves de surpression qui permettent de limiter la pression dans un réservoir ou un circuit. De telles valves s'ouvrent pour laisser passer le fluide lorsque sa pression dépasse un seuil prédéterminé. La valve se referme ensuite lorsque la pression est redescendue au-dessous du seuil, avec une hystérésis en général. Dans un mode de réalisation, la valve régule le passage d'un fluide entre une entrée et une sortie de la valve. Elle comporte un logement dans lequel un élément mobile est monté coulissant entre une position de fermeture et une position d'ouverture, l'élément mobile comportant une tête formant clapet avec un siège du logement relié à l'entrée par un conduit d'entrée. Un ressort agit sur l'élément mobile vers la position de fermeture dans laquelle la tête est en appui sur le siège afin d'obturer le passage de fluide entre le conduit d'entrée et le logement. Le document US 2010/52361 Al montre un exemple de réalisation d'une telle valve. La tête est réalisée sous la forme d'une bille. L'élément mobile forme un piston dans le logement, de telle sorte que lorsque fluide entre dans le logement, la pression du fluide agit sur l'élément mobile pour obtenir une ouverture franche à l'encontre du ressort. Une telle disposition permet d'obtenir une ouverture autorisant un débit conséquent dès l'ouverture. Elle présente cependant l'inconvénient que la fermeture de la valve nécessite un abaissement conséquent de la 3037377 2 pression du fluide puisque le ressort doit agir à l'encontre d'une pression agissant sur une surface importante de l'élément mobile. Description de l'invention L'invention vise à fournir une valve permettant de réguler une 5 pression d'un fluide et présentant un faible différentiel entre la pression d'ouverture et de fermeture tout en permettant une ouverture franche. Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet une valve pour réguler le passage d'un fluide entre une entrée et une sortie de la valve, la valve comportant un logement dans lequel un élément mobile est monté 10 coulissant entre une position de fermeture et une position d'ouverture, l'élément mobile comportant une tête formant clapet avec un siège du logement relié à l'entrée par un conduit d'entrée, la valve comportant en outre un ressort agissant sur l'élément mobile vers la position de fermeture dans laquelle la tête est en appui sur le siège afin d'obturer le passage de 15 fluide entre le conduit d'entrée et le logement, la valve étant caractérisée en ce que l'élément mobile comporte une partie tubulaire dont une base à l'opposé de la tête ferme le passage de fluide entre le logement et la partie tubulaire, des premiers moyens de passage permettant le passage de fluide entre la partie tubulaire et le logement et des deuxièmes moyens de 20 passage permettant le passage de fluide de part et d'autre de la partie tubulaire, un collecteur relié à la sortie s'étendant à la périphérie de l'extrémité du logement opposée au siège, le collecteur étant délimité par une paroi de fond qui s'étend en outre en regard de la base de la partie tubulaire, l'élément mobile obturant le collecteur par le coulissement vers la 25 position d'ouverture afin que l'écoulement du fluide crée une contre- pression sur la tête de l'élément mobile et détermine une position d'équilibre entre la position d'ouverture et la position de fermeture. La valve selon l'invention permet d'obtenir une faible différence entre la pression d'ouverture de la valve et la pression de fermeture et avec une ouverture franche. En effet, lorsque la tête se soulève sous l'effet de la 3037377 3 pression qui agit sur elle depuis l'entrée à l'encontre du ressort, le fluide passe dans le logement et vient agir sur la grande section apparente de l'élément mobile, de manière à obtenir l'ouverture franche. Le fluide passe alors par les premiers puis les deuxièmes moyens de passage, le 5 collecteur et finalement la sortie. Comme l'élément mobile est apte à obturer le passage du fluide vers le collecteur lors de son coulissement à l'encontre du ressort, il génère une contre-pression qui agit sur l'élément mobile vers la position de fermeture. En se déplaçant vers la position de fermeture, l'élément mobile ouvre à nouveau le passage vers le collecteur, 10 ce qui diminue la contre-pression. Le mouvement de fermeture est alors arrêté. L'élément mobile oscille ainsi autour d'une position d'équilibre intermédiaire entre la position de fermeture et la position d'ouverture. Les essais montrent que l'ouverture est franche et que la fermeture est obtenue avec une faible hystérésis. 15 Selon une disposition constructive, les premiers moyens de passage sont formés par au moins un méplat à la périphérie de l'élément mobile. Le méplat libère un espace entre l'élément mobile et le logement pour permettre le passage du fluide, dont la section est généralement au moins équivalente à la section d'entrée de la valve afin de ne pas être restrictif. 20 Selon une autre disposition constructive, les deuxièmes moyens de passage sont formés par au moins une ouverture débouchant de la partie tubulaire. Après être passé entre le logement et l'élément mobile, le fluide peut pénétrer à travers la paroi de la partie tubulaire en passant par ladite ouverture. L'élément mobile reste d'un seul tenant. 25 Selon une caractéristique dimensionnelle, la section au niveau du clapet est inférieure à la section au niveau de la base. On garantit ainsi que tant que le passage vers le collecteur n'est pas restreint par la partie tubulaire, la pression entre provenance de l'entrée agit sur l'élément mobile de manière plus importante que la force générée par la pression sur le 30 clapet et qui a provoqué l'ouverture. Ainsi, l'ouverture est très franche. 3037377 4 Selon une autre caractéristique dimensionnelle, pour assurer la fermeture rapide de la valve, au niveau du clapet, la section de la base est proche de la surface d'une face avant de laquelle la tête fait saillie. Ainsi, la réactivité de la valve est très grande, du fait que la surface de la face avant 5 est maximisée, sans pour autant atteindre de position de blocage en ouverture, comme ce pourrait être le cas si la surface de la base était plus petite que celle de la face avant. Selon un perfectionnement, le ressort est en appui sur un noyau fileté apte à être déplacé par vissage dans la direction d'action du ressort afin de 10 régler la force d'appui de la tête sur le siège. On peut ainsi régler la pression à laquelle la valve s'ouvre. Selon un premier mode de réalisation, le noyau est vissé dans le corps de la valve. On simplifie la construction, le noyau portant également la paroi de fond, ce qui limite le nombre de pièces. 15 Selon un deuxième mode de réalisation, le noyau est vissé dans une bague filetée intérieurement, la bague portant la paroi de fond. On peut placer ainsi la paroi de fond indépendamment du réglage du ressort pour limiter la course de l'élément mobile et ainsi améliorer le temps de réponse et le comportement aux débits pulsés. 20 Selon une disposition constructive, la sortie est coaxiale avec l'élément mobile, la bague comportant au moins un canal longitudinal pour relier le collecteur et la sortie. Brève description des figures L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et 25 avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels : - les figures 1 à 3 sont des vues en coupe d'une valve selon un premier mode de réalisation, respectivement dans une position de fermeture, d'ouverture et d'équilibre ; 3037377 5 - les figures 4 et 5 sont des vues en perspective d'un élément mobile de la valve de la figure 1 ; - la figure 6 est une vue en perspective d'une valve selon un deuxième mode de réalisation ; 5 - la figure 7 est une vue en coupe de la valve de la figure 4: - la figure 8 est une vue en perspective d'une bague de la valve de la figure 4 - la figure 9 est un diagramme temporel de la pression en amont et du débit à travers la valve selon l'invention. 10 DESCRIPTION DETAILLEE Une valve selon un premier mode de réalisation de l'invention est montrée sur les figures 1 à 5. La valve comporte un corps 1 de forme globalement cylindrique dont une extrémité la côté entrée est filetée et munie d'un joint 10 d'étanchéité afin d'être fixé de manière étanche à un 15 contenant de fluide sous pression, non représenté. La valve est prévue pour réguler le passage d'un fluide entre une entrée 3 connectée au circuit régulé en pression et une sortie 4 de la valve à l'extrémité opposée lb du corps 1. La sortie 4 peut être connectée à une conduite de sortie, non représentée. 20 La valve comporte un logement 5 de forme cylindrique dans lequel un élément mobile 6 est monté coulissant entre position de fermeture, telle que représentée sur la figure 1, et une position d'ouverture, telle que représentée sur la figure 2. L'élément mobile 6 est maintenu dans le logement 5 par un noyau 7 vissé à l'extrémité du logement 5 côté sortie 4 25 et par un ressort 8 prenant appui sur le noyau 7 et agissant pour pousser l'élément mobile 6 vers la position de fermeture. Le noyau 7 est apte à être déplacé notamment par vissage dans la direction d'action du ressort 8 afin de régler la force d'appui de la tête sur le siège, ce qui permet une calibration fine de la pression d'ouverture de la valve. 3037377 6 L'élément mobile 6 comporte une tête 91 faisant saillie d'une face avant 62 et formant clapet 9 avec un siège 92 du logement 5 relié à l'entrée 3 par un conduit d'entrée 30 débouchant dans le contenant. En position de fermeture, la tête 91 est en appui sur le siège 92 afin d'obturer 5 le passage de fluide entre le conduit d'entrée 30 et le logement 5. Dans cet exemple, la tête 91 est de forme conique en contact direct avec le siège 92 qui raccorde le conduit d'entrée 30 et le logement 5. L'élément mobile 6 comporte une partie tubulaire 61 dont une base 610 à l'opposé de la tête 91 vient en contact avec une paroi de fond 70 10 portée par le noyau 7, de manière à fermer le passage de fluide entre le logement 5 et la partie tubulaire 61 et assurer la fonction de butée. La base 610 est également ajustée en coulissement dans le logement 5 de manière à interdire le passage de fluide entre eux. La section au niveau du clapet 9 est inférieure à la section au niveau de la base 610. Par ailleurs, pour 15 assurer la fermeture rapide de la valve au niveau du clapet 9, la section de la base 610 est proche de la surface de la face avant 62 de l'élément mobile 6. Le noyau comporte des canaux longitudinaux 71 pour le passage du fluide depuis le collecteur vers la sortie 4. La valve comporte des premiers moyens de passage 63 permettant le passage de fluide depuis la 20 tête 91 entre la partie tubulaire 61 et le logement 5 et des deuxièmes moyens de passage 64 permettant le passage de fluide de part et d'autre de la partie tubulaire 61. Dans ce mode de réalisation, les premiers moyens de passage 63 sont formés par plusieurs méplats à la périphérie de l'élément mobile 6, comme le montre les figures 4 et 5. Il pourrait n'y 25 avoir qu'un seul méplat ou des échancrures de différente forme. Les deuxièmes moyens de passage 64 sont formés par une ou plusieurs ouvertures débouchant de la partie tubulaire 61. La valve comporte un collecteur 51 relié à la sortie 4 s'étendant à la périphérie de l'extrémité du logement 5 opposée au siège 92. Le collecteur 30 51 est délimité par la paroi de fond 70 qui s'étend en outre en regard de la base 610 de la partie tubulaire 61. Ainsi, lorsque l'élément mobile 6 est en 3037377 7 position d'ouverture, il obture le collecteur 51, c'est-à-dire le passage entre l'intérieur de la partie tubulaire 61 et le collecteur 51. En fonctionnement, la valve est connectée au fluide en pression par le conduit d'entrée 30. Le clapet 9 est fermé, comme montré sur la figure 1, 5 sous l'effet du ressort 8 qui place la tête 91 contre le siège 92. Lorsque la pression est telle qu'elle génère une force supérieure à celle du ressort 8 en agissant sur la tête 91, le fluide passe dans le logement 5 et agit sur la face avant 62 de l'élément mobile 6. La force agissant sur l'élément mobile 6 augmente alors fortement, du fait de l'augmentation rapide de la surface 10 soumise à une pression, ce qui provoque une ouverture rapide du clapet 9. L'élément mobile 6 est alors entraîné dans la position d'équilibre telle que représentée sur la figure 3, de telle sorte que le fluide en provenance du conduit d'entrée 30 passe par le clapet 9 ouvert, dans le logement 5 par les premiers moyens de passage 63 puis par les deuxièmes moyens de 15 passage 64 pour être alors à l'intérieur de la partie tubulaire 61. Le fluide continue à s'écouler entre la partie tubulaire 61 et la paroi de fond 70 pour passer dans le collecteur 51 puis vers la sortie 4. Du fait des forces en concurrence, l'élément mobile 6 poursuit sa course en direction de la position d'ouverture, telle que représentée sur la figure 2, dans laquelle la 20 base 610 de l'élément mobile 6 est en contact avec la paroi de fond 70. Le passage du fluide vers le collecteur 51 est alors obturé de telle sorte que l'écoulement du fluide crée une contre-pression sur l'élément mobile 6 qui tend à repousser la tête 91 vers le siège 92. L'élément mobile 6 revient alors vers la position d'équilibre montrée sur la figure 2. Le passage du 25 fluide se rétablit, ce qui diminue la contre-pression et ramène l'élément mobile 6 vers la position de fermeture. L'élément mobile 6 oscille ainsi autour de la position d'équilibre ou s'y stabilise. Des résultats d'essais sont montrés sur la figure 9. Une première courbe P représente la différence de pression en fonction du temps entre 30 l'entrée 3 et la sortie 4. Une deuxième courbe D montre le débit qui traverse la valve. Le diagramme montre une première phase I de montée 3037377 8 en pression, une deuxième phase II dans laquelle la valve est ouverte et une troisième phase III dans laquelle la valve est fermée. On constate que l'ouverture et la fermeture de la valve sont obtenues respectivement à 4 et 3,8 bars, ce qui représente une faible hystérésis. Par ailleurs, pendant 5 toute la durée de la deuxième phase II, le débit varie fortement sans que la pression varie de manière sensible. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, montré sur les figures 6 à 8, le corps 1' est réalisé en deux parties 1c, 1d qui se vissent l'une dans l'autre et qui comporte des tubes annelés 13, 14 aptes à 10 recevoir des tuyaux pour l'entrée 3' et la sortie 4' respectivement. L'entrée 3' et la sortie 4' sont coaxiales. Par ailleurs, le noyau 7' est vissé dans une bague 2 filetée intérieurement et serrée entre les deux parties 1c, 1d du corps 1', la bague 2 étant également coaxiale avec l'élément mobile 6. La bague 2 porte la paroi de fond 22 et comporte une pluralité de canaux 20 15 longitudinaux pour assurer le passage entre le collecteur 51 et la sortie 4'. Les canaux 20 sont prévus sous la forme de rainures à la périphérie de la bague 2 le long de génératrices, comme le montre la figure 8. Le noyau 7' comporte une empreinte 72 pour recevoir un outil passant par le tube annelé 14 afin de régler la position du noyau 7' par rotation. On peut ainsi 20 régler la force d'appui du ressort 8 en position de fermeture, et donc la pression à laquelle l'ouverture se produit. L'élément mobile est identique à celui du premier mode de réalisation. Le fonctionnement de ce deuxième mode de réalisation est identique à celui du premier mode de réalisation. 25 REVENDICATIONS1. Valve pour réguler le passage d'un fluide entre une entrée (3, 3') et une sortie (4, 4') de la valve, la valve comportant un logement (5) dans lequel un élément mobile (6) est monté coulissant entre une position de fermeture et une position d'ouverture, l'élément mobile (6) comportant une tête (91) formant clapet (9) avec un siège (92) du logement (5) relié à l'entrée (3, 3') par un conduit d'entrée (30), la valve comportant en outre un ressort (8) agissant sur l'élément mobile (6) vers la position de fermeture dans laquelle la tête (91) est en appui sur le siège (92) afin d'obturer le passage de fluide entre le conduit d'entrée (30) et le logement (5), la valve étant caractérisée en ce que l'élément mobile (6) comporte une partie tubulaire (61) dont une base (610) à l'opposé de la tête (91) ferme le passage de fluide entre le logement (5) et la partie tubulaire (61), des premiers moyens de passage (63) permettant le passage de fluide entre la partie tubulaire (61) et le logement (5) et des deuxièmes moyens de passage (64) permettant le passage de fluide de part et d'autre de la partie tubulaire (61), un collecteur (51) relié à la sortie(4, 4') s'étendant à la périphérie de l'extrémité du logement (5) opposée au siège (92), le collecteur (51) étant délimité par une paroi de fond (70) qui s'étend en outre en regard de la base (610) de la partie tubulaire (61), l'élément mobile (6) obturant le collecteur (51) par le coulissement vers la position d'ouverture afin que l'écoulement du fluide crée une contre-pression sur la tête (91) de l'élément mobile (6) et détermine une position d'équilibre entre la position d'ouverture et la position de fermeture. 2. Valve selon la revendication 1, dans laquelle les premiers moyens de passage sont formés par au moins un méplat (63) à la périphérie de l'élément mobile (6). 3037377 10 3. Valve selon l'une des revendications 1 ou 2, dans laquelle les deuxièmes moyens de passage sont formés par au moins une ouverture (64) débouchant de la partie tubulaire (61). 4. Valve selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle 5 la section au niveau du clapet (9) est inférieure à la section au niveau de la base (610). 5. Valve selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle, pour assurer la fermeture rapide de la valve, au niveau du clapet (9), la section de la base (610) est proche de la surface d'une face avant 10 (62) de laquelle la tête fait saillie. 6. Valve selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le ressort (8) est en appui sur un noyau (7, 7') fileté apte à être déplacé notamment par vissage dans la direction d'action du ressort (8) afin de régler la force d'appui de la tête (91) sur le siège (92). 15 7. Valve selon la revendication 6, dans laquelle le noyau (7, 7') est vissé dans le corps (1) de la valve. 8. Valve selon la revendication 6, dans laquelle le noyau (7, 7') est vissé dans une bague (2) filetée intérieurement, la bague (2) portant la paroi de fond. 20 9. Valve selon la revendication 8, dans la bague (2) comporte au moins un canal (20) longitudinal pour relier le collecteur (51) et la sortie (4'). 10. Valve selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la course entre la base (610) de l'élément mobile 6 et la paroi de fond (22) 25 est déterminée par construction pour optimiser le temps de réponse et le fonctionnement en débit pulsé.