Soupape commandée ipar un fluide sous pression et utilisation de cette soupape La présente invention a pour objet une soupape commandée par un fluide sous pression comprenant un orifice d'entrée, un orifice de sortie, une série de conduits ayant chacun une première ouverture com muniquant avec l'un des orifices, un organe formant clapet,
ayant une face capable de venir s'appliquer con tre une seconde ouverture de chacun desdits conduits et étant agencé de manière que ledit fluide sous prest- sion agisse sur lui dans le sens de sa fermeture, au moins un passage mettant en communication l'autre orifice avec des zones de ladite face distinctes de celles venant s'appliquer sur lesdites secondes ouver tures, de telle sorte que les pressions régnant dans lesdits conduits et dans ledit passage agissent sur le clapet dans le sens de son ouverture et que lesdits conduits communiquent avec ledit passage lorsque le clapet est écarté desdites secondes ouvertures.
Cette soupape est caractérisée en ce que les zones de ladite face avec lesquelles ledit orifice est en communication et celles qui viennent s'appliquer sur lesdites secon des ouvertures sont au moins en partie intercalées entre elles.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution et des variantes de la soupape faisant l'objet de la présente invention.
La fig. 1 est une coupe longitudinale d'une pre mière forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue, partiellement en coupe, d'une seconde forme d'exécution.
La fig. 3 est une vue en plan, à plus petite échelle, d'une partie de cette seconde forme d'exécu tion.
Les fig. 4, 5 et 6 sont des vues en plan schéma tiques des variantes de cette forme d'exécution. La fig. 7 est une coupe selon VII-VII de la fig. 6. La fig. 8 est une coupe schématique d'une autre forme d'exécution.
La fig. 9 est une vue en plan d'une partie de cette forme d'exécution.
La fig. 10 est une coupe schématique d'une autre forme d'exécution.
Les fig. 11 à 13 montrent des variantes: corres pondant à la fig. 2.
Les fig. 14 à 19 sont des vues en plan, schéma tiques, d'autres formes d'exécution.
La soupape de commande représentée à la fig. 1 comprend un corps allongé 1 dans les extrémités opposées duquel sont engagés par vissage un raccord d'entrée 2 et un raccord de sortie 3. Un alésage cy lindrique est percé dans la partie centrale du. corps 1 et un manchon 4 de nylon est inséré dans cet alé sage. Le manchon 4 et un noyau 5 sont. centrés dans cet alésage au moyen de cales annulaires 6 qui sont disposées entre les extrémités du manchon 4 et du noyau 5 et les raccords adjacents 2 et 3.
Une gorge annulaire 7, large et peu profonde, est taillée dans la partie centrale de l'alésage et communique par des lumières 8 avec un trou fileté 9 percé radiale- ment dans le corps 1. Un joint d'étanchéité annulaire 10, de section circulaire, est disposé de chaque côté de la gorge 7, dans une rainure annulaire 11 taillée dans l'alésage du corps 1.
L'intérieur du noyau 5 est divisé par une paroi centrale 12 en deux chambres; 13 et 14. Deux séries de fentes 15 et 15', respectivement, s'étendant lon gitudinalement et dirigées radialement sont formées dans le noyau 5, les fentes de chaque série étant dis posées à intervalles angulaires égaux autour de la périphérie du noyau. Chaque série comprend trente- six fentes, les fentes de la série 15 s'étendant; de l'extrémité droite du noyau 5 jusqu'au-delà du côté gauche de la paroi 12, et les fentes de la série 15' s'étendant de l'extrémité gauche du noyau jusqu'au- delà du côté droit de la paroi 12.
Chaque fente d'une série est disposée centralement entre deux fentes de l'autre série. Ainsi les fentes d'une série sont interca lées entre les fentes de l'autre série. Les fentes sont plongeantes, c'est-à-dire que leur fond est de forme courbe, et elles sont suffisamment profondes pour que le fond communique avec la chambre adjacente 13 ou 14. Les fentes de la série 15 communiquent avec la chambre 14 et les fentes de la série 15' avec la chambre 13.
Pour utiliser la soupape, le raccord d'entrée 2 est relié à une source de liquide à haute pression, par exemple de 210 kg/cm2. Le trou 9 est connecté à une source de fluide sous une pression commandée et le raccord 3 est connecté de manière à envoyer le liquide à un dispositif commandé. Le fluide de com mande envoyé au trou 9 passe à travers les lumières 8 et remplit la rainure 7, poussant le manchon 4 contre la surface extérieure du noyau 5. Le liquide à haute pression envoyé dans le raccord 2 remplit la chambre 13 et la série de fente 15' correspon dante, le liquide dans ces fentes poussant le man chon 4 vers l'extérieur.
L'étendue de la déforma tion élastique du manchon 4 et du déplacement de ce dernier radialement vers l'extérieur, due au liquide sous pression, est déterminée par la pression du fluide de commande dans la rainure 7. Le liquide s'échappe par les fentes 15' de la première série et s'écoule entre la surface intérieure du manchon 4 et la surface extérieure du noyau 5 dans les fentes 15 de l'autre série, puis dans la chambre 14 et, par le raccord 3, vers le dispositif commandé.
La surface intérieure du manchon 4 est soumise à la pression d'entrée existant dans la chambre 13 sur les trente-six petites zones immédiatement oppo sées aux fentes 15' associées à la chambre 13, et à la pression de sortie existant dans la chambre 14 et agissant sur les trente-six petites zones immédiate ment opposées aux fentes 15 associées à la chambre 14.
Les parties de la surface intérieure du manchon 4 qui ne sont pas immédiatement opposées aux fen tes 15 sont soumises à des pressions intermédiaires aux pressions d'entrée et de sortie, mais la matière constituant le manchon 4 est suffisamment rigide pour que ce manchon ne se conforme que partielle ment à la répartition des haute et basse pressions, le comportement prédominant étant un déplacement d'ensemble du manchon 4 comme s,'il était sollicité par une pression uniforme d'une valeur intermédiaire aux pressions d'entrée et de sortie.
En diminuant la pression du fluide de commande, l'écartement entre le manchon 4 et le noyau 5 est augmenté et l'écoulement vers le dispositif commandé est augmenté. Inversement, quand la pression du fluide de commande est augmentée, l'écartement en tre le manchon 4 et le noyau 5 est diminué et l'écou lement vers le dispositif commandé est diminué.
Pour une ouverture donnée de la soupape, l'écou lement à travers cette dernière est fonction de la différence entre les pressions d'entrée et de sortie. Une augmentation de la pression de sortie, alors que les pressions d'entrée et de commande restent cons tantes, augmente la pression moyenne agissant sur la surface intérieure du manchon 4 et augmente par conséquent l'ouverture de la soupape. Par un choix convenable des valeurs des paramètres caractérisant la soupape, il est possible d'arriver à ce que la ten dance à une diminution du débit du liquide à travers la soupape, due à une augmentation de la pression de sortie, soit juste compensée par l'augmentation de l'ouverture de la soupape due à la même cause.
Cette compensation peut être obtenue pour diverses valeurs de la pression de commande, de sorte que, quelle que soit la pression de sortie, le débit à tra vers la soupape soit déterminé pratiquement par la pression de commande pour une valeur donnée de la pression d'entrée. Cette propriété est intéressante quand la soupape est utilisée, par exemple, pour com mander l'alimentation d'un liquide à un vérin hydrau lique ou à un moteur dans des cas où il est avanta geux que la charge soit déplacée par le vérin ou le moteur à une vitesse déterminée par un levier de commande et quelle que soit la grandeur de la charge.
Dans une variante non représentée de la soupape qui vient d'être décrite, le manchon 4 et le noyau 5 sont empêchés de se déplacer longitudinalement par des pinces circulaires et non par les cales 6.
La soupape représentée à la fig. 2 comprend une pile de plateaux circulaires 16 à 19 montés entre des capuchons d'extrémité 20 et 21. Le capuchon 20 présente deux entrées 22 et le capuchon 21 deux sorties 23 dont une seule est visible à la fig. 2, ces sorties étant disposées l'une derrière l'autre. Chaque plateau 16 à 19 présente un trou central 24 (fig. 3) et huit trous 25 à 32 disposés autour du trou 24 en formant les côtés d'un carré, les trous 25, 27, 29 et 31 étant aux angles du carré et les trous 26, 28, 30 et 32 étant situés au milieu des côtés du carré.
Les trous 24 à 32 sont alignés les uns avec les .autres sur toute la hauteur de la pile de plateaux 16 à 19 et des boulons 33 sont montés dans les quatre trous d'angle 25, 27, 29 et 31 et à travers des trous cor respondants dans les capuchons 20 et 21 pour main tenir ensemble ces capuchons et les plateaux. Les trous 30 alignés forment un passage d'entrée 34 qui communique avec l'une des entrées 22. Les trous 26 alignés forment un autre passage d'entrée qui com munique avec l'autre entrée 22. Les trous 28 alignés et les trous 32 alignés-forment deux passages de sor tie qui communiquent chacun avec l'une des sor ties 23.
Un trou 35 est percé à travers le capuchon 20 dans l'alignement des trous alignés 24 et un trou borgne 36 est formé dans le capuchon 21, également dans l'alignement des trous 24. Un manchon 37 en nylon est ajusté sur un tube 38 et inséré dans l'alé sage formé par les trous 24 alignés. L'extrémité infé rieure du tube 38 et du manchon 37 pénètre dans le trou 36. L'extrémité supérieure du manchon 37 et du tube 38 pénètre dans le trou 35, l'extrémité supé rieure du tube 38 dépassant la partie supérieure du manchon 37. L'extrémité supérieure du tube 38 est crénelée et d'un diamètre réduit. L'extrémité supé rieure du manchon 37 est également crénelée. Un bouchon 39 est inséré dans le trou 35 et maintenu par une pince circulaire 40.
Un passage annulaire 39A est formé entre la partie supérieure du man chon 37 et le bouchon 39, ce passage entourant la partie de diamètre réduit de l'extrémité supérieure du tube 38. Le bouchon 39 présente une rainure annulaire 41 autour de sa périphérie, dans laquelle est monté un joint d'étanchéité annulaire 42 de sec tion circulaire. Des joints d'étanchéité 43 sont mon tés dans des rainures 44 pour empêcher toute fuite de liquide autour des extrémités du manchon 37. Un passage 45 radial percé dans le capuchon 20 met un raccord 46 en communication avec le passage 39A, et les passages formés par les crénelures de l'extrémité supérieure du tube 38 assurent une com munication entre le passage 39A et l'intérieur du tube 38.
Ce dernier présente une gorge 47 peu pro fonde autour de sa surface extérieure, la largeur de cette gorge étant égale à la distance entre les capu chons 21 et 22. Des fentes longitudinales 48 ména gées dans la partie centrale de la paroi du tube 38 mettent en communication l'intérieur du tube 38 avec la gorge 47.
Chaque plateau 17 présente sur l'une de ses faces une première série de rainures courbes 49 (fig. 3) qui mettent en communication le trou 30, et par conséquent le passage 34, avec le trou 24. Chaque plateau 17 présente aussi une seconde série de rai nures courbes 50 qui mettent en communication le trou 26 avec le trou 24. Les plateaux 19 sont sem blables aux plateaux 17, sauf que la première série de rainures établit une communication entre les trous 32 et les trous 24, et la seconde série de rainures une communication entre les trous 28 et les trous 24. Les plateaux 16 et 18 ne présentent pas de rainures.
Comme les plateaux 17 et 19 sont répartis de façon alternée, les extrémités internes des rainures 49, 50 des plateaux 17 sont intercalées entre les extrémités internes des rainures 49, 50 des plateaux 19.
Cette soupape fonctionne comme suit: le rac cord 46 reçoit un fluide sous une pression de com mande, ce fluide passant à travers le passage 45 et le passage 39A dans le tube 38, à travers les fentes 48 et remplit la rainure 47. Les entrées, 22 sont con nectées à une source de liquide à haute pression, par exemple de 210 kg/cm , et les sorties 23 sont connectées à un dispositif commandé pour lui en voyer du liquide. Le liquide introduit dans les entrées 22 s'écoule dans les passages formés par les trous 26 et 30 et remplit les rainures 49 et 50, tendant à déplacer le manchon de nylon 37 vers l'intérieur depuis la surface de l'alésage formé par les trous ali gnés 24. Le mouvement vers l'intérieur du manchon 37 est contrarié par le fluide se trouvant dans la gorge 47.
Le manchon 37 fonctionne de la même façon que le manchon 4 de la soupape représentée à la fig. 1, et l'étendue du déplacement du manchon 37 dans l'alésage formé par les trous 24 est com mandée par la pression du fluide de commande dans la gorge 47. Le liquide s'écoulant depuis les rainures 49 et 50 des plateaux 17 s'écoule sur la surface exté rieure du manchon 37, à travers les trous 24 des plateaux 16 et 18 adjacents et pénètre dans la pre mière et la seconde série de rainures des plateaux 19. Le liquide s'écoule le long de ces rainures vers les trous 32 et 28 et de là, par les sorties 23, vers le dispositif commandé. L'écoulement vers ce dispositif varie selon la pression du fluide de commande envoyé dans le raccord 46.
La fig. 4 montre un plateau pouvant être utilisé avec une soupape de la construction décrite ci-des sus et présentant non pas des rainures courbes, mais des rainures rectilignes 51. Chaque plateau 17 pré sente ces rainures pour mettre en communication les trous 26 et 30 avec le trou 24. En outre, les plateaux 19 présentent des rainures rectilignes 52 pour met tre en communication les trous 28 et 32 avec le trou 24. La variante représentée à la fig. 5 est semblable à celle représentée à la fig. 4, sauf que les plateaux sont carrés et non circulaires.
Les plateaux représentés aux fig. 6 et 7 peuvent également être utilisés avec la soupape représentée à la fig. 2. Chaque plateau 17 présente une creusure 53 losangée dont les extrémités opposées sur la gran de diagonale sont alignées avec les trous; 26 et 30 des autres plateaux. Chaque plateau 19 présente une creusure 54 losangée transversale par rapport à la creusure 53 des plateaux 17, et dont les extrémités opposées communiquent avec les trous alignés 28 et 32 des autres plateaux. Un tube rigide 55 est placé sur le manchon 37 et présente un anneau cir- conférentiel de lumières 56 radiales, associées à cha cune des creusures 53 et 54.
Dans cette variante, le liquide s'écoule le long des passages formés par les trous alignés 26 et 30 et remplit les creusures 53 et les lumières 56 asso ciées. Le manchon 37 est déplacé vers l'intérieur d'une quantité déterminée par la pression du fluide de commande agissant contre la surface intérieure du manchon 37. Le liquide s'écoule vers l'intérieur à travers les lumières 56 associées aux creusures 53, entre le manchon 37 et le tube 55, et vers l'extérieur à travers les lumières 56 associées aux creusures 54.
Depuis ces creusures 54, le liquide s'écoule à travers les trous 28 à 32 vers le dispositif commandé, comme dans le cas de la fig. 2. Les plateaux 16 et 18 em pêchent toute fuite de liquide à partir des creusures 53 vers les creusures 54 le long de l'extérieur du tube 55. La soupape représentée aux fig. 8 et 9 comprend un corps 57 aux extrémités opposées du quel sont fixés des raccords d'entrée 58 et de sortie 59.
L'alésage percé dans le raccord d'entrée 58 con duit à une face 60A d'un bloc parallélépipédique 60 formé de plusieurs plateaux rectangulaires 61 dispo- sés côte à côte et pressés ensemble. Les plateaux 61 présentent de deux en deux plusieurs rainures 62 conduisant de la face 60A aux faces supérieure et inférieure du bloc 60. Les autres, plateaux 61 pré sentent des rainures 63 conduisant des parties supé rieure et inférieure du bloc 60 à la face 60B qui est du côté opposé du bloc 60 par rapport à la face 60A. Un plateau supérieur 64 en nylon, dont les bords opposés sont montés dans des fentes ména gées dans les raccords 58 et 59, coopère avec la partie supérieure du bloc.
De même, un plateau in férieur 65 en nylon, porté également par les rac cords 58 et 59, coopère avec la partie inférieure du bloc 60. Une lumière 66 percée dans le corps 57 communique avec un espace 67 au-dessus du pla teau 64, et une lumière 68 percée aussi dans le corps 57 communique avec un espace 69 au-dessous du plateau 65.
Lors de l'emploi, le raccord d'entrée 58 est con necté à une source de liquide à haute pression, le raccord 59 conduit à un dispositif commandé et les lumières 66 et 68 sont connectées de manière à rece voir un fluide dont la pression est commandée. Le liquide à haute pression s'écoule le long des rainures 62 et déplace les plateaux 64 et 65 à partir du bloc 60 d'une quantité qui dépend de la pression du fluide de commande dans les espaces 67 et 69. Le liquide s'écoule depuis les rainures 62 entre le plateau 64 et la partie supérieure du bloc 60 et entre le plateau 65 et la partie inférieure du bloc 60, dans les rainu res 63 et, de là par le raccord de sortie 59, vers le dispositif commandé.
La soupape représentée à la fig. 10 est semblable à celle représentée à la fig. 8, sauf que les rainures inférieures 62 et 63, le plateau inférieur 65 et les parties associées sont supprimés.
Les fig. 11 à 13 montrent des plateaux circulai res de variantes de la soupape représentée à la fig. 2. La variante de la fig. 11 est assez semblable à la variante représentée à la fig. 6, bien qu'elle ne présente pas de plateaux d'espacement 16 et 18.
Les plateaux 17 présentent des creusures radiales 70 dont les bords extérieurs sont tangents aux trous 26 et 30 dans les plateaux 19, et les extrémités inté rieures communiquent avec les lumières 56 corres pondantes traversant le tube 55. Les plateaux 19 présentent des creusures radiales 71 dont les bords extérieurs sont tangents aux trous 28 et 32 des. pla teaux 17, et les extrémités intérieures coopèrent avec les lumières 56 correspondantes traversant le tube 55.
La variante représentée à la fig. 12 est semblable à la précédente, sauf que le tube 55 est supprimé. Les extrémités intérieures des fentes 70 et 71 coo pérant directement avec la surface extérieure du manchon 37 de nylon.
Dans la variante représentée à la fig. 13, il n'existe aucun plateau d'espacement et tous les pla teaux sont identiques. Chaque plateau présente qua tre trous 26, 28, 30 et 32. Une creusure radiale 72 peu profonde taillée dans une face du plateau s'étend depuis chacun de ces trous vers le trou cen tral 24 dans lequel le manchon 37 est ajusté sans interposition d'un tube semblable au tube 55.
La soupape représentée schématiquement à la fig. 14 comprend six canaux disposés angulairement autour du manchon de nylon 37, les joues 73A des canaux étant dirigées radialement et les bases 73B de ces canaux étant brasées à la paroi intérieure d'un cylindre 74.
Des capuchons non représentés ferment les extrémités du cylindre 74 et des canaux, et l'un présente des passages pour l'admission d'un liquide sous pression dans les canaux 73, et l'autre des pas sages, pour la sortie du liquide à partir des espaces 75 entre les canaux 73 adjacents vers un dispositif commandé. Un liquide à une pression de commande est envoyé à l'intérieur du manchon 37 pour com mander l'écoulement du liquide entre les bords des joues 73A et l'extérieur du manchon 37.
La soupape représentée à la fig. 15 comprend un bloc cylindrique 76 dans lequel est percé un alé sage axial 77. Le manchon de nylon 37 est ajusté dans cet alésage. Des rainures 78 longitudinales et de section en U sont taillées dans la surface de l'alé sage 77. Les rainures 78 de deux en deux commu niquent avec un orifice d'entrée de liquide à haute pression et les autres rainures 78 communiquent avec un orifice de sortie. Le fluide de commande est envoyé dans l'intérieur du manchon 37 pour com mander l'écoulement du liquide des rainures d'en trée aux rainures de sortie.
La soupape représentée à la fig. 16 est assez semblable à la précédente, sauf que les rainures 78 sont remplacées par des trous longitudinaux 79 qui communiquent avec l'alésage 77 au moyen de fentes radiales 80.
La soupape représentée à la fig. 17 comprend un tube 81 présentant des ondulations longitudinales, disposé entre une coquille cylindrique extérieure 82 et un manchon intérieur de nylon 83. Les espaces 84 entre la coquille 82 et le tube 81 sont remplis d'une matière solide. Des espaces 85 entre le tube 81 et le manchon 83 sont alimentés de deux en deux avec un liquide à haute pression, les espaces 85 restants conduisant à un dispositif à commander. Un fluide dont la pression est commandée est envoyé à l'inté rieur du manchon 83.
L'étendue du déplacement du manchon 83 depuis les crêtes intérieures des ondula tions du tube 81, sous l'action du liquide à haute pression, dépendant de la pression du fluide de com mande, l'écoulement du liquide à travers la soupape dépend de la pression du fluide de commande.
La soupape représentée à la fig. 18 comprend plusieurs parois radiales 86 contenues dans une co quille cylindrique 87. Du métal 88 est coulé par cen trifugation dans les espaces compris entre les parois 86 adjacentes afin de fixer ces parois à la coquille 87. Les bords intérieurs des parois 86 coopèrent avec l'extérieur du manchon 37. Des, espaces 89 entre les parois 86 sont alimentés de deux en deux avec un liquide à haute pression et les autres espaces 89 conduisent à un dispositif commandé. Un fluide à une pression commandée est envoyé à l'intérieur du manchon 37 pour commander l'écoulement du liquide à travers la soupape.
La soupape représentée à la fig. 19 est une variante de celle représentée à la fig. 10. Un corps 90 présente une entrée 91 et une sortie 92. Un pla teau horizontal 93 est fixé dans le corps 90 au-dessus de la sortie 92 et au-dessous de l'entrée 91. Des tubes verticaux 94 sont disposés dans une chambre 100 communiquant avec l'entrée 91. Les extrémités infé rieures de ces tubes 94 sont fixées dans des trous percés dans le plateau 93. Les extrémités supérieures des tubes 94 sont toutes au même niveau et coopè rent avec un plateau de nylon 95 dont le bord est fixé entre la partie supérieure du corps 90 et une pièce de fermeture 96.
Sur sa face inférieure, cette pièce présente un évidement 97 avec lequel commu nique un passage 98. Un fluide à une pression com mandée est envoyé dans le passage 98. Un liquide à haute pression est envoyé dans l'entrée 91, dépla çant le plateau 95 vers le haut contre la force exer cée sur ce plateau par le fluide de commande, et le liquide s'écoule entre les bords supérieurs des tubes 94 et le plateau 95, descend dans ces tubes vers une chambre 99 au-dessous du plateau 93 et, de là, gagne la sortie 92.
Il est visible que les soupapes sont représentées aux fig. 4 à 7 et 11 à 18 de manière schématique et que certaines parties sont absentes. En particu lier, les manchons 37 et 83 coopèrent avec un tube intérieur semblable au tube 38 de la fig. 2.
On a mentionné précédement que les manchons 4, 37 et 83 et les, plateaux 64, 65 et 95 sont en nylon. Ce dernier est en effet la matière de choix pour de nombreuses applications, mais on peut ce pendant utiliser d'autres matières, du métal par exemple. Tous ces manchons fonctionnent, de la manière décrite pour le manchon 4 de la fig. 1.
Chacune des soupapes décrites plus haut peut être utilisée comme second étage d'une servo-unité électro-hydraulique à deux étages. Le premier étage de cette unité peut être constitué par une soupape hydraulique actionnée électro-magnétiquement qui commande la pression du fluide qui commande lui- même la soupape du second étage.