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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.