Brevet FR3074554A1 — publié le 20190607

CLAPET DE CIRCUIT HYDRAULIQUE A PERTE DE CHARGE CONSTANTE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un clapet de pression destine par exemple a proteger un circuit en cas de surpression, ou a permettre le passage d'un debit hydraulique en cas de colmatage d'une branche principale d'un circuit, ou encore a controler un debit dans une branche dite de bypass. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Comme represents schernatiquement sur Ia figure 1, un tel clapet de pression 1 comporte typiquement un corps 2 dans lequel coulisse une soupape 3, avec un ressort 4 tendant a presser Ia soupape 3 vers un siege 6 d'une ouverture d'admission 7 du corps. Dans un tel agencement, le diametre du siege 6, Ia precontrainte et Ia raideur du ressort 4 conditionnent conjointement une valeur de seuil de difference de pression entre l'admission 7 et le refoulement 8 que l'on appelle pression differentielle d'ouverture. Au- dela de cette pression differentielle d'ouverture, le clapet 1 s'ouvre, la soupape 3 s'ecartant alors du siege 6 pour laisser passer un debit hydraulique dans le corps 2, depuis l'ouverture d'admission 7, vers une ou plusieurs ouvertures de refoulement 8. Dans un tel agencement, le &placement de la soupape est d'autant plus petit que la raideur du ressort est elevee pour un merne diametre de siege, et ce &placement conditionne la section de passage du fluide. Ce &placement depend de l'ecart de pression de part et d'autre du clapet. En pratique, le &placement, et par la merne la section de passage du clapet augmente tres faiblement pas avec le debit traversant le clapet. Ainsi, dans un tel clapet, comme represents sur la figure 2, l'accroissement du debit note D induit un accroissement important des pertes de charge, conformement a la courbe reperee par C. En pratique, on attend d'un tel clapet qu'il offre une perte de charge qui soit sensiblement constante, c'est-a-dire qui n'augmente pas lorsque le debit augmente. 2 Le but de ('invention est d'apporter un agencement de clapet introduisant une perte de charge sensiblement constante. EXPOSE DE L'INVENTION A cet effet, ('invention a pour objet un clapet de pression comprenant 5 un corps incluant au moins une ouverture de refoulement et une ouverture d'admission pourvue d'un siege, un fluide etant apte a traverser d'amont en aval depuis l'ouverture d'admission vers au moins une ouverture de refoulement, une soupape coulissant dans un logement de ce corps en vis-a-vis du siege, cette soupape comportant une jupe cylindrique fermee par une tete pour delimiter avec ce logement une chambre, un 10 element des sollicitation tendant a rapprocher un flanc de la tete de soupape d'une face du siege, une levre d'etancheite par laquelle le flanc de la tete et la face du siege sont maintenus a distance lorsque la tete est en appui sur le siege sous ('action de ('element de sollicitation, la tete comportant au moins un trou traversant son flanc pour mettre en communication la chambre avec au moins l'ouverture de refoulement, chaque trou etant 15 situe en vis-a-vis de la face du siege et en aval de la levre par rapport a l'ouverture d'admission pour abaisser la pression dans la chambre par effet Venturi lorsque la soupape est ouverte. Avec cet agencement, la chambre interne se depressurise par effet Venturi pour accroitre l'ouverture de la soupape lorsqu'un debit important traverse le 20 clapet. L'invention concerne egalement un clapet ainsi defini, dans lequel la levre est portee par la face du siege. L'invention concerne egalement un clapet ainsi defini, dans lequel la levre est portee par le flanc de la tete. 25 L'invention concerne egalement un clapet ainsi defini, comprenant une ouverture d'admission et deux ouvertures de refoulement agencees selon une disposition correspondant a la lettre T. 3 L'invention concerne egalement un clapet ainsi defini, dans lequel la tete de soupape comporte un flanc conique ou spherique, et dans laquelle le siege comporte une face conique ou spherique portant une levre. L'invention concerne egalement un clapet ainsi defini, dans lequel la 5 tete de soupape comporte un flanc spherique, et dans laquelle le siege comporte une face spherique portant une levre. L'invention concerne egalement un clapet ainsi defini, dans lequel la tete de soupape comporte un flanc spherique, et dans laquelle le siege comporte une face conique portant une levre. 10 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est une vue en coupe d'un clapet connu de l'Etat de la technique ; La figure 2 est un graphe representatif de ('augmentation de la perte de charge C avec l'accroissement du debit D et de la pression P avec le clapet connu de l'Etat 15 de la technique, a partir d'une pression seuil d'ouverture P0; La figure 3 est une vue en coupe d'un clapet selon l'invention ; La figure 4 est une vue en coupe de detail de l'ecoulement du fluide au voisinage du siege dans le clapet selon ('invention ; La figure 5 est un graphe montrant la tres faible variation de la perte de 20 charge C avec I'accroissement du debit D et de la pression P avec le clapet selon I'invention a partir d'une pression seuil d'ouverture PO. EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS Sur la figure 3, le clapet de pression selon ('invention qui est repere par 25 11 comporte un corps 12 dans lequel est montee une soupape coulissante 13 avec un systerne de rappel en position (ou encore element de sollicitation) tel qu'un ressort 14 tendant a presser cette soupape contre un siege 16 d'une ouverture d'admission 17 de ce corps 12 (qui peut etre realise avec plusieurs pieces) qui comporte egalement une ou 4 plusieurs ouvertures de refoulement 18 et 19. La ou les ouvertures de refoulement peuvent etre librement localisees derriere le siege. La soupape 13 est situee en vis-a-vis du siege 16 de l'ouverture d'admission 17, ce siege 16 delimitant ainsi a ('embouchure interne de cette ouverture 5 17. La soupape 13 est montee dans un logement correspondant 21 du corps 12, situe en vis-a-vis du siege 16. Cette soupape 13 a une forme generale de revolution, comprenant une jupe 22 cylindrique qui est ouverte du cote du logement 21 et qui est fermee par une tete de soupape 23 en vis-a-vis du siege 16. 10 Comme visible sur Ia figure 3, le logement 21 a une forme de trou borgne cylindrique ayant un diametre interne correspondant au diametre externe de Ia jupe 22, de sorte que Ia soupape 13 coulisse dans le logement cylindrique 21, en delimitant conjointement avec celui-ci une chambre interne 24 dont le volume diminue lorsque Ia soupape s'ecarte du siege 16 et augmente lorsqu'elle est pressee contre ce 15 siege 16 par le ressort 14. La tete 23 de Ia soupape a une forme generale de cone ou de sphere pour constituer une surface de contact 26, encore appelee siege. Comme visible plus clairement sur Ia figure 4 le siege 16 comporte un bord ou nervure circonferentiel 28 qui entoure l'ouverture 17 au niveau de son 20 embouchure interne en depassant vers Ia soupape. Ce bord 28 est delimite interieurement par une face en couronne conique 29 situee en vis-a-vis du flanc 26. Complementairement, le siege 16 comporte au niveau de sa base, c'esta-dire dans Ia region par laquelle Ia couronne conique ou spherique 29 se raccorde a Ia face interne cylindrique de l'ouverture d'admission 17 un rebord ou levre 25 circonferentielle 31, qui depasse de Ia couronne conique 29 en direction du flanc conique ou spherique 26. Lorsque la soupape 13 est fermee, son flanc conique ou spherique 26 est en appui sur la levre 31 pour etablir une etancheite de fermeture, et une region annulaire 32 subsiste entre le flanc 26 et la couronne 29 qui s'etendent parallelement l'un a l'autre tout en etant radialement a distance l'un de l'autre. 5 Complementairement, la tete 23 de la soupape comporte un ou plusieurs trous debouchant 33 formes a travers la paroi delimitant le flanc 26 et qui debouchent dans la chambre 24 de la soupape 13 pour la mettre en communication avec la region annulaire 32, c'est-à-dire avec la ou les ouvertures de refoulement 18, 19. 5 Comme visible sur la figure 4, la levre 31 delimite avec I'espace annulaire 32 un evasement formant divergeant qui permet de generer un effet d'aspiration Iorsqu'un debit traverse le clapet 11. Autrement dit, et comme illustre sur Ia figure 4, les lignes de courant LC s'ecartent les unes des autres Iorsqu'elles entrent dans I'espace annulaire 32 formant un divergeant. 10 Plus particulierement, Iorsque Ia pression dans I'ouverture d'admission 17 &passe un seuil dependant notamment de Ia raideur et de Ia precontrainte du ressort 14, Ia soupape 13 se retracte dans le logement 21 en coulissant a I'encontre du ressort 14, de sorte que le flanc 26 s'ecarte sensiblement de Ia levre 31, ce qui delimite une section de passage de fluide en forme de couronne conique ou spherique. 15 Apres avoir &passe cette section de passage, le fluide atteint Ia region annulaire 32 qui offre une section de passage plus importante du fait que Ia face 29 est radialement en retrait par rapport a Ia levre 31. Du fait de cette augmentation de Ia section de passage, le fluide cubit un effet Venturi de sorte que sa pression diminue, ce qui genere un effet d'aspiration par les trous 33 provoquant une diminution de Ia 20 pression dans Ia chambre 24. Les trous 33 constituent ainsi des trous de depressurisation de Ia chambre 24 : Ia pression dans ces trous est inferieure a Ia pression de sortie grace a I'effet de succion provoque par I'effet Venturi resultant du passage du fluide dans Ia region annulaire divergente 32 en aval de Ia levre 31. 25 Comme visible sur Ia figure 3, Ia chambre 24 etant delimitee de maniere sensiblement etanche par le logement 21 et Ia soupape 13, l'abaissement de Ia pression dans cette chambre 24 provoque un accroissement du retrait de Ia soupape, dont le flanc 26 s'ecarte plus fortement de Ia levre de facon a augmenter Ia section de passage du fluide. 6 Grace a ce fonctionnement, une augmentation du debit lorsque le clapet est ouvert tend a ouvrir plus fortement ce clapet pour accroitre la section de passage. Plus concretement, dans un premier temps, une augmentation de debit se traduit par une plus grande vitesse du fluide a travers la region annulaire 32, ce qui 5 augmente I'effet Venturi, et par la-merne la baisse de pression dans les trous 33 et dans la chambre 24. Cette diminution de Ia pression dans Ia chambre 24 provoque un retrait plus important de Ia soupape 13, c'est-à-dire une augmentation de Ia section de passage lorsque le debit augmente. Ainsi, Ia perte de charge introduite par le clapet est sensiblement 10 constante du fait que Ia section de passage offerte par ce clapet fluctue avec le debit. Dans ces conditions, il est possible de dimensionner le clapet pour obtenir une perte de charge C sensiblement constante par rapport au debit D traversant le clapet, comme illustre par Ia courbe C sur Ia figure 5, REVENDICATIONS1. Clapet de pression (11) comprenant un corps (12) incluant au moins une ouverture de refoulement (18, 19) et au moins une ouverture d'admission (17) pourvue d'un siege (16), un fluide etant apte a traverser d'amont en aval depuis ('ouverture d'admission (17) vers au moins une ouverture de refoulement (18, 19), une soupape (13) coulissant dans un logement (21) de ce corps (12) en vis-a-vis du siege (16), cette soupape (13) comportant une jupe cylindrique (22) fermee par une tete (23) pour delimiter avec ce logement (21) une chambre (24), un element de sollicitation (14) tendant a rapprocher un flanc (26) de Ia tete (23) de soupape (13) d'une face (29) du siege (16), une levre d'etancheite (31) par laquelle le flanc (26) de Ia tete (23) et Ia face (29) du siege (16) sont maintenus a distance Iorsque Ia tete (23) est en appui sur le siege (16) sous ('action de ('element de sollicitation (14), Ia tete (23) comportant au moins un trou (33) traversant son flanc (26) pour mettre en communication Ia chambre (24) avec au moins ('ouverture de refoulement (18, 19), chaque trou (33) etant situe en vis-a-vis de Ia face du siege (16) et en aval de Ia levre (31) par rapport a ('ouverture d'admission (17) pour abaisser Ia pression dans Ia chambre par effet Venturi Iorsque Ia soupape est ouverte. 2. Clapet selon la revendication 1, dans lequel la levre (31) est portee par la face (29) du siege (16). 3. Clapet selon la revendication 1, dans lequel la levre (31) est portee par le flanc (26) de la tete (23). 4. Clapet selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la tete de soupape (23) comporte un flanc conique ou spherique (26), et dans laquelle le siege comporte une face conique ou spherique (29) portant une levre (31). 8 5. Clapet selon la revendication 4, dans lequel la tete de soupape (23) comporte un flanc spherique (26), et dans laquelle le siege comporte une face spherique (29) portant une levre (31). 5 6. Clapet selon la revendication 4, dans lequel la tete de soupape (23) comporte un flanc spherique (26), et dans laquelle le siege comporte une face conique (29) portant une levre (31).