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"Electrovanne bistable"
La présente invention concerne des électrovannes et vise notamment une électrovanne à un seul étage des- tinée à régler les débits relatifs de fluide traversant deux orifices de sortie.
Les électrovannes destinées à régler des débits relatifs de fluide sont largement utilisées et bien connues du technicien, Les électrovannes destinées à régler des débits de fluide importants sont en général à plusieurs étages et comportent un étage pilote. Une électrovanne de ce genre, l'électrovanne à lame vibrante classique, comporte au moins deux étapes, le fluide de
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travail pénétrant dans la soupape à l'étage principal, à travers deux ajutages de réglage disposés en regard, le @ mouvement décrit.par les ajutages de réglage contrôlant l'otage principal.
De telles vannes présentent nécessai- rement une structure compliquée, du fait qu'il faut pré- voir plusieurs étages dont la structure est régie par des impératifs précis et comporte de nombreuses pièces mobiles. En outre, de petites impuretés charriées par le fluide qui traverse la vanne provoquent souvent un fonctionnement défectueux de,cette dernière.
La précision et la sûreté de fonctionnement très poussées qu'on exige de vannes pour applications spatiales engendrent le besoin d'une électrovanne qui soit simple et sûre et réponde en outre à des impératifs de précision très stricts. En conséquence, la présente invention a pour objet une électrovanne simple et sûre.
L'invention vise, suivant une de ses formes de réalisation, une électrovanne de réglage comportant une lumière d'admission et deux lumières d'échappement si- tuées en regard ainsi qu'un clapet monté dans la cavité de 1'électrovanne et destiné à régler les débits relatifs de fluide qui traverse lej lumières d'échappement. Il est prévu un montage électrique qui imprime au clapet un mouvement cyclique en fonction d'un signal de commande électrique afin qu'il séjourne sur chacune de.? lumières d'échappement de manière à régler les débits relatifs de fluide qui traversent ces lumières. De cette manière, on obtient une structure simple et sûre en utilisant une électrovanne de réglage à un seul étage, dont le clapet est la seule pièce mobile.
On assure à la fois la pré-
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cision et la sûreté en utilisant un clapet pour régler les débits de fluide qui s'écoulent à partir d'une lu- mière d'admission, à travers deux lumières d'échappement situées en regard, qui peuvent être de diamètre suffi- sant pour laisser passer des impuretés charriées par le fluide.
L'invention vise encore une électrovanne de réglage à un seul étage perfectionnée, dans laquelle on utilise un clapet bistable pour régler l'écoulement d'un fluide, arrivant d'une lumière d'admission, à tra- vers deux lumières d'échappement.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention réassortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif deux formes de réalisation de l'invention. Sur ce dessin :
La figure 1 illustre schématiquement le fonc- tionnement de l'électrovanne suivant l'invention.
La figure 2 montre on coupe une électrovanne suivant la forme de réalisation principale, et
La figure 3 montre en coupe une électrovanne suivant une variante.
Suivant un aspect principal de l'invention, il est prévu une électrovanne à un seul étage dans la- quelle un clapet doué de perméabilité magnétique séjourne alternativement sur les sièges d'obturation formés sur deux trous d'échappement disposés en regard. Un mon- tage électrique comportant un modulateur à impulsions de durée variable envoie des signaux de commande à un électro-aimant qui fait lui-même séjourner le clapet tantôt sur l'un et tant8t sur l'autre des sièges
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d'obturation formés sur les orifices d'échappement, les,temps de séjour étant directement liés à la durée des impulsions émises pai ledit modulateur.
Suivant un autre aspect de l'invention, le clapet se présente sous la forme d'un boulet sphérique en vue de s'appliquer de manière étanche contre les orifices d'échappement.
Sur la figure 1, qui illustre schématiquement
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+ de les principes de fonctionnement+l'électrovanne de ré- glage suivant l'invention, l'électrovanne comporte une seule pièce mobile, à savoir un clapet flexible 11 monté entre deux orifices d'échappement 16 et 17, situés en regard. Deux électr@aimants 12 et 13, commandés par un modulateur à'impulsions de durée variable 15, font séjourner le clapet 11 tantôt sur l'un et tantôt sur l'autre des sièges formés sur les orifices 16 et 17. On ajuste les débits relatifs de fluide qui traversent les orifices 16 et 17 en accroissant le temps de séjour du clapet 11 sur l'un de ces sièges et en réduisant son temps de séjour sur l'autre siège.
Ce réglage a lieu conformément aux impulsions électriques envoyées aux électro-aimants 12 et 13 par le modulateur par impul- sions de durée variable 15. Par exemple, si la durée des impulsions reçues par l'électro-aimant 12 excède celle des impulsions reçues par l'électro-aimant 13, le clapet 11 séjourne plus longtemps, pendant chaque cycle ou période, sur le siège formé sur le trou 16 que sur celui formé sur le trou 17' De cette manière, on obtient à travers les orifices 16 et 17 des débits de fluide différents, directement proportionnels aux durées des impulsions émanant du modulateur à durée variable 15.
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Quand la différence entre les durées des impulsions est nulle, le temps de séjour est le même sur chacun des o- rifices 16 et 17,de sorte que les débits de fluide qui traversent ces orifices sont égaux.
Si l'on se reporte à la figure 2, qui montre en coupe une électrovanno suivant la forme de réalisation principale de l'invention, on y voit une électrovanne à un seul étage dont l'enveloppe 18 présente suivant sa longueur une cavité sensiblement cylindrique. Un embout d'admission 20, vissé dans la base de l'enveloppe 12, est agencé pour être raccordé à une source de fluide sous pression. Les orifices d'échappement 16 et 17 sont situés en regard sur les c8tés de la cavité ména- gée dans l'enveloppe 18 et comportent chacun un siège d'obturation, 16a et 17a respectivement. Le clapet 11 est fixé dans l'enveloppe 18 par une de ses extrémités, son extrémité opposée demeurant libre et s'étendant entre les sièges 16a et 17a.
Le clapet 11 peut être en fer ou corps ferromagnétique analogue et est doué d'é- lasticité, de manière à se placer normalement à égale distance entre les sièges 16a et 17a. Un tronçon amin- ci 14, prévu près de l'extrémité fixe du clapet 11, joue le rôle de ressort de centrage vis-à-vis du clapet 11. Les électro-aimants 12 et 13 ont des pôles dis- posés à l'opposé, sont fixés à l'enveloppe 18 et sont disposés par rapport au clapet 11 de'manière à faire parcourir à ce dernier, de part et d'autre de sa position centrée, les distances voulues pour s'appli- quer complètement sur l'un ou l'autre des sièges 16a et 17a, suivant que c'est l'aimant 12 ou l'aimant 13 qui reçoit une impulsion électrique du modulateur par
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impulsions 15.
Pendant le fonctionnement de l'électrovanne représentée sur la. figure 2, du fluide actif arrive par l'orifice d'admission 20 et se divise ensuite pour tra- verser les orifices d'échappement 16 et 17. Quand l'é- lectro-aimant 12 reçoit une impulsion du modulateur 15 montré sur la figure 1, le clapet 11 séjourne, sous l'ac- @ tion du solénoïde,'sur le siège 16a, empêchant du fluide de traverser l'orifice 16, Du fluide traverse alors l'o- rifice d'échappement 17. A la fin de l'impulsion appli- quée l'électro-aimant 12 et lors de la réception d'une impulsion à l'électro-,aimant 13,
le clapet 11 vient séjour-
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siège ncr sur le"17a, empêchant le fluide de traverser l'ori - fice d'échappement 17 et lui permottanb de traverser l'orifice d'échappement 16. Ainsi, le rapport entre les débits de fluide qui traversent les orifices 16 et 17 est directement proportionnel au rapport entre les temps de séjour du clapet 11 sur les sièges 17a et 16a.
On obtient ainsi un fonctionnement en régime bistable au cours duquel le fluide sort par l'un ou l'autre des orifices 16 et 17 selon que le clapet 11 séjourne sur l'un ou l'autre des sièges 17a et 16a. Quand les durées d'impulsions sont très inégales, on peut faire en sorte que le clapet 11 séjourne en permanence sur l'un des sièges 16a ou 17a, interceptant complètement l'accès à l'orifice d'échappement correspondant, de sorte que tout le fluide s'échappe par l'autre orifice d'échappement,
Pour certaines applications, par exemple pour service à haute température, afin que le clapet 11 s'ap- plique bien contre les sièges 16a et 17!, on peut le réaliser sous forme de clapet sphérique ou boulet 21,
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suivant la variante Illustrée par la figure 3,
Le bou- let 21 est conçu pour s'appliquer sous pression de ma- nière étanche en vue d'éviter des infiltrations ou une érosion dans l'électrovanne.
L'électrovanne de réglage représentée sur la figure 2 est particulièrement indiquée pour servir de vanne à section de passage constante destinée à faire varier le sens d'écoulement et, en conséquence, la pous- sée de réaction entre tuyères situées en regard. Les tuyères peuvent être montées de manière à recevoir le fluide qui s'écoule par les orifices 16 et 17.
Des signaux de réglage en courant continu sont modulés par le modulateur à impulsions à durée variable 15 montré sur la figure 1 à une fréquence prédéterminée, le cla- pet 11 séjournant plus longtemp@ sur l'un des sièges d'obturation que sur l'autre, de manière à fournir une force de réglage moyenne proportionnelle au signal d'en- trée modulé, Quand le signal d'entrée est nul le fluide traverse alternativement les trous 16 et 17 et atteint les tuyères qui leur sont raccordées pendant des'temps égaux, de sorte que le signal net, ou différence entre poussées engendrées par les tuyères, est nul.
L'électrovanne suivant l'invention est rela- tivement peu affectée par du goudron et autres impuretés présentes dans le fluide, du fait que les orifices 16 et 17 sont de grand diamètre. On pourra interposer en amont de la vanne un tamis destiné à retenir les gros- ses particules solides.
Grâce au modulateur à impulsions de durée va- riable utilisa pour régler les débits de fluide qui traversent les trous 16 et 17, il est inutile de calibrer
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la vanne avec précision, Les débits fournis par la van- ne peuvent être entièrement déterminés par le montage de modulation électronique, et non plus par les caracté- ristiques mécaniques de la vanne, ainsi qu'il est néces- saire jusqu'à présent. Il suffit d'une quantité d'é- nergie relativement faible pour déplacer le clapet, ceci du fait que les pressions regnant dans la cavité de la vanne ont tendance à s'équilibrer.
Il va de soi que la présente invention n'a été décrite ci-dessus qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et que l'on pourra y apporter toute variante sans sortir de son cadre.
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"Bistable solenoid valve"
The present invention relates to solenoid valves and is aimed in particular at a single-stage solenoid valve intended to adjust the relative flow rates of fluid passing through two outlet orifices.
Solenoid valves intended to adjust relative fluid flow rates are widely used and well known to the technician. Solenoid valves intended to regulate large fluid flow rates are generally on several stages and include a pilot stage. A solenoid valve of this kind, the conventional vibrating blade solenoid valve, has at least two stages, the fluid of
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work entering the valve on the main stage, through two adjustment nozzles arranged opposite, the movement described by the adjustment nozzles controlling the main hostage.
Such valves necessarily have a complicated structure, because it is necessary to provide several stages, the structure of which is governed by precise requirements and comprises many moving parts. In addition, small impurities carried by the fluid passing through the valve often cause faulty operation of the latter.
The high precision and operational reliability that are required of valves for space applications create the need for a solenoid valve that is simple and safe and also meets very strict precision requirements. Accordingly, the object of the present invention is a simple and safe solenoid valve.
The invention aims, according to one of its embodiments, an adjustment solenoid valve comprising an intake port and two exhaust ports located opposite as well as a valve mounted in the cavity of the solenoid valve and intended for adjust the relative flow rates of fluid passing through the exhaust ports. An electrical assembly is provided which imparts to the valve a cyclic movement as a function of an electrical control signal so that it stays on each of.? exhaust ports so as to adjust the relative flow rates of fluid passing through these ports. In this way, a simple and safe structure is obtained by using a single-stage adjustment solenoid valve, the valve of which is the only moving part.
We ensure both the pre-
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cision and safety by using a valve to regulate the flow rates of fluid flowing from an inlet lumen, through two opposite exhaust ports, which may be of sufficient diameter to allow impurities carried by the fluid to pass.
The invention also relates to an improved single-stage regulating solenoid valve, in which a bistable valve is used to regulate the flow of a fluid, arriving from an inlet port, through two exhaust ports. .
Other characteristics and advantages of the present invention will be matched by the description which follows, given with reference to the appended drawing and giving, by way of explanation but in no way limiting, two embodiments of the invention. On this drawing :
FIG. 1 schematically illustrates the operation of the solenoid valve according to the invention.
Figure 2 shows a section of a solenoid valve according to the main embodiment, and
FIG. 3 shows in section a solenoid valve according to a variant.
According to a main aspect of the invention, there is provided a single-stage solenoid valve in which a valve endowed with magnetic permeability alternately stays on the closure seats formed on two exhaust holes arranged opposite each other. An electrical assembly comprising a variable-duration pulse modulator sends control signals to an electromagnet which itself causes the valve to remain sometimes on one and sometimes on the other of the seats.
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obturation formed on the exhaust orifices, the residence times being directly linked to the duration of the pulses emitted by said modulator.
According to another aspect of the invention, the valve is in the form of a spherical ball with a view to applying in a sealed manner against the exhaust ports.
In Figure 1, which schematically illustrates
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+ the operating principles + the adjustment solenoid valve according to the invention, the solenoid valve comprises a single moving part, namely a flexible valve 11 mounted between two exhaust ports 16 and 17, located opposite each other. Two electr @ magnets 12 and 13, controlled by a variable-duration pulse modulator 15, make the valve 11 stay sometimes on one and sometimes on the other of the seats formed on the orifices 16 and 17. The flow rates are adjusted. relative fluid which passes through the orifices 16 and 17 by increasing the residence time of the valve 11 on one of these seats and by reducing its residence time on the other seat.
This adjustment takes place in accordance with the electrical pulses sent to the electromagnets 12 and 13 by the pulse modulator of variable duration 15. For example, if the duration of the pulses received by the electromagnet 12 exceeds that of the pulses received by the electromagnet 13, the valve 11 stays longer, during each cycle or period, on the seat formed on the hole 16 than on the one formed on the hole 17 'In this way, we obtain through the orifices 16 and 17 different fluid flow rates, directly proportional to the durations of the pulses emanating from the variable duration modulator 15.
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When the difference between the durations of the pulses is zero, the residence time is the same on each of the ports 16 and 17, so that the flow rates of fluid which pass through these orifices are equal.
If we refer to Figure 2, which shows in section a solenoid valve according to the main embodiment of the invention, we see a solenoid valve with a single stage whose casing 18 has a substantially cylindrical cavity along its length. . An inlet nozzle 20, screwed into the base of the casing 12, is arranged to be connected to a source of pressurized fluid. The exhaust ports 16 and 17 are located opposite each other on the sides of the cavity formed in the casing 18 and each comprise a sealing seat, 16a and 17a respectively. The valve 11 is fixed in the casing 18 by one of its ends, its opposite end remaining free and extending between the seats 16a and 17a.
The valve 11 may be made of iron or a similar ferromagnetic body and is provided with elasticity, so as to be placed normally at an equal distance between the seats 16a and 17a. An amin section 14, provided near the fixed end of the valve 11, acts as a centering spring vis-à-vis the valve 11. The electromagnets 12 and 13 have poles disposed at the end of the valve. opposite, are fixed to the casing 18 and are arranged relative to the valve 11 so as to make the latter travel, on either side of its centered position, the distances required to apply completely to the valve. 'one or the other of the seats 16a and 17a, depending on whether it is the magnet 12 or the magnet 13 which receives an electrical pulse from the modulator by
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pulses 15.
During the operation of the solenoid valve shown in. Figure 2, active fluid enters through the inlet 20 and then divides to pass through the exhaust ports 16 and 17. When the electromagnet 12 receives a pulse from the modulator 15 shown in figure Figure 1, the valve 11 remains, under the action of the solenoid, 'on the seat 16a, preventing fluid from passing through the orifice 16. Fluid then passes through the exhaust port 17. At the end of the pulse applied to the electromagnet 12 and when receiving a pulse to the electromagnet 13,
the valve 11 comes stay-
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ncr seat on "17a, preventing the fluid from passing through the exhaust port 17 and permitting it to pass through the exhaust port 16. Thus, the ratio between the fluid flows which pass through the ports 16 and 17 is directly proportional to the ratio between the residence times of the valve 11 on the seats 17a and 16a.
An operation in bistable regime is thus obtained during which the fluid exits through one or the other of the orifices 16 and 17 depending on whether the valve 11 remains on one or the other of the seats 17a and 16a. When the pulse durations are very unequal, the valve 11 can be made to stay permanently on one of the seats 16a or 17a, completely intercepting access to the corresponding exhaust port, so that all the fluid escapes through the other exhaust port,
For certain applications, for example for service at high temperature, so that the valve 11 fits well against the seats 16a and 17 !, it can be produced in the form of a ball valve or ball 21,
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according to the variant illustrated in figure 3,
The ball 21 is designed to be applied under pressure in a sealed manner in order to avoid infiltration or erosion in the solenoid valve.
The adjustment solenoid valve shown in FIG. 2 is particularly suitable for serving as a valve with a constant passage section intended to vary the direction of flow and, consequently, the reaction thrust between nozzles situated opposite. The nozzles can be mounted so as to receive the fluid which flows through ports 16 and 17.
Direct current control signals are modulated by the variable duration pulse modulator 15 shown in Fig. 1 at a predetermined frequency, the valve 11 staying longer on one of the shutter seats than on the valve. other, so as to provide an average adjustment force proportional to the modulated input signal, When the input signal is zero, the fluid passes alternately through holes 16 and 17 and reaches the nozzles connected to them for a period of time equal, so that the net signal, or difference between thrusts generated by the nozzles, is zero.
The solenoid valve according to the invention is relatively unaffected by tar and other impurities present in the fluid, because the orifices 16 and 17 are of large diameter. A screen intended to retain large solid particles can be interposed upstream of the valve.
Thanks to the variable duration pulse modulator used to control the flow rates of fluid passing through holes 16 and 17, there is no need to calibrate.
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the valve with precision. The flow rates supplied by the valve can be entirely determined by the electronic modulation arrangement, and no longer by the mechanical characteristics of the valve, as has been necessary until now. A relatively small amount of energy is sufficient to move the valve, this because the pressures in the valve cavity tend to equalize.
It goes without saying that the present invention has been described above for explanatory purposes only, but in no way limiting, and that any variant can be made without going beyond its scope.