L'invention a pour objet une valve à commande électromagnétique pour fluide comprenant un corps de valve à au moins deux voies présentant au moins une buse, un électroaimant équipé d'un noyau mobile poussé par un ressort s'opposant à la force électromagnétique, une tige de clapet fixée rigidement au noyau mobile et munie à son extrémité d'un clapet en matériau rigide venant s'appliquer sur la buse formant siège de clapet pour fermer cette buse.
On connaît de nombreuses exécutions d'une telle valve, à deux ou trois voies. Dans toutes ces exécutions, le clapet rigide est fixé rigidement à la tige de clapet. Or, pour garantir l'étanchéité de la fermeture de la buse par le clapet, celui-ci doit s'appliquer parfaitement sur le pourtour de la buse, spécialement si ce clapet est très rigide, ce qui est le cas, par exemple, d'un clapet en matériau très dur tel que du rubis qui a pour avantage de résister à tout fluide, de travailler à toutes les températures usuelles, de ne pas fluer avec le temps et de nettoyer automatiquement son siège dans le cas de dépôt de calcaire, en cassant ce dépôt. Ce problème se rencontre particulièrement dans le cas d'applications dans l'industrie alimentaire.
D'autre part, on désire que la force que le noyau mobile exerce sur le clapet pour s'opposer à la pression exercée par le fluide sur le clapet soit le mieux centrée possible pour obtenir les meilleures performances de pression. Une répartition inégale de la force nécessite en effet une force plus grande pour assurer une fermeture étanche et par conséquent un électro-aimant plus puissant.
L'invention a pour but de satisfaire, par des moyens simples, ces conditions d'adaptation et de centrage de la force exercée par le noyau mobile sur le clapet.
A cet effet, la valve selon l'invention possède essentiellement les caractéristiques revendiquées à la revendication 1 et est caractérisée en ce que l'extrémité de la tige de clapet est sphérique et que le clapet enveloppe, sans serrer, cette extrémité sphérique.
L'extrémité de la tige de clapet constitue une rotule sur laquelle le clapet peut pivoter de manière à s'adapter parfaitement à la buse. La forme sphérique de l'extrémité de la tige assure la répartition uniforme de la force exercée par la tige de clapet sur le clapet.
L'étanchéité au niveau de l'extrémité de la tige est assurée par l'enveloppement de l'extrémité sphérique par le clapet.
Selon un mode d'exécution préféré de l'invention destiné particulièrement à l'industrie alimentaire, le clapet est constitué d'un anneau plat en rubis synthétique de diamètre intérieur sensiblement supérieur au diamètre de l'extrémité sphérique de la tige, cet anneau étant maintenu sur la tige par l'intermédiaire d'un matériau plastique surmoulé sur l'extrémité de la tige, entre cette extrémité et l'anneau de rubis. Le retrait de la matière plastique lors du refroidissement a pour effet de créer un jeu entre la matière plastique et l'extrémité sphérique de la tige, jeu qui confère au clapet la liberté de mouvement désirée. Ce retrait n'a par contre pas d'effet sur l'étanchéité entre l'anneau de rubis et la matière plastique.
Selon un autre mode d'exécution, la matière plastique intermédiaire, au lieu d'être surmoulée, peut constituer une pièce insérée entre l'extrémité sphérique et le clapet annulaire par déformation élastique de la matière plastique.
S'il n'est pas nécessaire que le clapet soit en rubis synthétique ou matériau similaire, il peut alors être entièrement en matière plastique dure surmoulée sur l'extrémité sphérique de la tige. On obtient les mêmes avantages de mobilité du clapet pour son adaptation à la buse et le centrage de la force.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, des modes d'exécution de l'invention. La fig. 1 est une vue en coupe axiale d'une électrovalve selon un premier mode d'exécution. La fig. 2 représente un agrandissement de la partie centrale de la fig. 1. La fig. 3 est une vue analogue à la fig. 2 représentant un deuxième mode d'exécution. La fig. 4 est une vue analogue à la fig. 2 représentant un troisième mode d'exécution. La fig. 5 est une vue en coupe du moule utilisé pour l'exécution des premier et deuxième modes d'exécution. La fig. 6 représente l'une des coquilles du moule avec l'un des inserts.
L'électrovalve à trois voies représentée à la fig. 1 comprend un corps de valve 1 présentant trois passages 2, 3, 4 au centre du corps 1. Le passage 2 aboutit à une première buse 5 et le passage 3 aboutit à une seconde buse 6. La buse 5 se termine par une partie conique formant une arrête circulaire 7 constituant un premier siège de clapet. La buse 6 présente, de manière identique, une arrête circulaire 8 formant un second siège de clapet. L'électrovalve comprend un clapet 9 monté à l'extrémité d'une tige de clapet 10 fixée axialement à un noyau mobile 11 pouvant se déplacer dans un électro-aimant 12 monté dans un boîtier 13 situé à l'extérieur du corps de vanne 1. Le centre de la bobine 12 est occupé par un noyau fixe 14 et la bobine 12 est entourée d'une armature 15.
Entre le noyau fixe 14 et le noyau mobile 11 est monté un ressort 16 travaillant en compression et maintenant, en l'absence de courant dans la bobine 12, le clapet 9 en appui sur le siège de clapet 7. La tige de clapet 10 traverse un disque en élastomère 17 qui assure l'étanchéité entre l'intérieur de la valve et l'intérieur de la bobine 12. Lorsque la bobine 12 est excitée, le noyau mobile 11 est attiré à l'intérieur de la bobine et le clapet 9 vient s'appliquer sur le siège 8 de manière à fermer la buse 6.
Comme on peut le voir à la fig. 2, la tige de clapet 10 présente une extrémité sphérique 18 et, en arrière, de cette extrémité sphérique une partie de diamètre réduit 19. Cette partie 19 permet de former partiellement une sphère sans que le diamètre de l'extrémité sphérique 18 soit supérieur au diamètre du reste de la tige 10. L'anneau en rubis 9 est maintenu sur l'extrémité sphérique 18 par l'intermédiaire d'une matière plastique dure telle que du PPS. Le matériau plastique 20 est surmoulé sur l'extrémité sphérique 18 et l'anneau 9. Le matériau plastique 20 n'adhère pas au métal de la tige 10 et, d'autre part, en raison du retrait qu'il subit lors de son refroidissement, le matériau 20 présente une certaine mobilité sur la tige 10 dont la partie sphérique 18 se comporte en quelque sorte comme une rotule.
Par contre, la partie du matériau plastique 20 s'étendant sur les faces opposées de l'anneau de rubis 9 enserrent étroitement cet anneau en assurant un contact parfaitement étanche. Au niveau de la tige, l'étanchéité est assurée par l'enveloppement de son extrémité 18 par le matériau 20.
Du côté du rétrécissement 19 de la tige, le matériau plastique 20 présente un évidement annulaire 21 s'étendant sur le début de la partie sphérique 18. Cet évidement 21 permet, avec le retrait du matériau 20, un léger mouvement de rotation du clapet autour du centre de la partie sphérique 18, dans un plan passant par l'axe de la tige 10.
Le clapet 9 présente ainsi une certaine liberté autour du centre de la partie sphérique 18, ce qui permet au clapet 9 de s'adapter parfaitement au plan contenant l'arrête 7 de la buse 5. De même, le clapet 9 s'adaptera parfaitement à l'arrête arrondie 8 de la seconde buse 6.
D'autre part, la forme sphérique 18 de l'extrémité de la tige 10 assure une répartition égale de la force d'appui du clapet 9 sur ses sièges.
Le surmoulage est effectué dans un moule tel que représenté aux fig. 5 et 6, dans lequel on a placé la tige de clapet 10 et le clapet de rubis 9. En plus de deux coquilles 26 et 27 se fermant selon un plan contenant l'axe de la tige de clapet 10, le moule comprend deux inserts mobiles, tel que 28, qui viennent positionner l'anneau de rubis 9 et former l'évidement annulaire 21. A la fig. 6 l'un des inserts 28 a été enlevé. Lors du démoulage, les inserts 28 sont "démoulés" avec la tige munie de son clapet, puis écartés pour libérer le clapet.
S'il n'est pas nécessaire que le clapet 9 présente la dureté du rubis, mais que la dureté d'un plastique dur tel quel que PAEK est suffisante, le clapet peut être entièrement formé par surmoulage du matériau plastique dur sur l'extrémité sphérique 18 de la tige. Le moule représenté aux fig. 5 et 6 pourra être utilisé sans modification.
Selon un troisième mode d'exécution représenté à la fig. 4, l'anneau de rubis 9 est fixé mécaniquement sur l'extrémité sphérique 18 de la tige 10 par une pièce intermédiaire 22 en matière plastique. La moitié inférieure environ de la partie intérieure de la pièce 22 est de forme sphérique dont le diamètre, à l'état libre de la pièce, est légèrement inférieur au diamètre de l'extrémité sphérique 18 de la tige 10, tandis que la moitié supérieure est intérieurement sensiblement cylindrique à l'état libre, sa face extérieure 24 étant conique. La pièce 22 présente en outre une gorge périphérique 25. L'extrémité sphérique 18 de la tige de clapet 10 est introduite à force dans la pièce 22 qui se déforme élastiquement pour venir entourer l'extrémité sphérique 18.
L'anneau de rubis 9 est ensuite enfilé sur la partie conique 23 puis poussé jusqu'à ce qu'elle vienne s'engager dans la rainure 25 et verrouiller la pièce 22 sur la tige 10. La partie 23 de la pièce 22 pourrait présenter une ou plusieurs fentes d'élasticité de manière à faciliter sa déformation.
Les fig. 2, 3 et 4 ne représentent bien entendu que des exemples de montage du clapet sur la tige de clapet.
The subject of the invention is an electromagnetic control valve for fluid comprising a valve body with at least two ways having at least one nozzle, an electromagnet equipped with a movable core pushed by a spring opposing the electromagnetic force, a valve stem rigidly fixed to the movable core and provided at its end with a valve made of rigid material which is applied to the nozzle forming a valve seat to close this nozzle.
There are many known embodiments of such a valve, two or three ways. In all these embodiments, the rigid valve is rigidly fixed to the valve stem. However, to guarantee the tightness of the closure of the nozzle by the valve, the latter must be applied perfectly on the periphery of the nozzle, especially if this valve is very rigid, which is the case, for example, d '' a valve made of very hard material such as ruby, which has the advantage of resisting any fluid, working at all usual temperatures, not flowing over time and automatically cleaning its seat in the case of lime deposits, by breaking this deposit. This problem is particularly encountered in the case of applications in the food industry.
On the other hand, it is desired that the force that the movable core exerts on the valve to oppose the pressure exerted by the fluid on the valve is as centered as possible to obtain the best pressure performance. An uneven distribution of force indeed requires a greater force to ensure a tight closure and therefore a more powerful electromagnet.
The object of the invention is to satisfy, by simple means, these conditions for adapting and centering the force exerted by the movable core on the valve.
To this end, the valve according to the invention essentially has the characteristics claimed in claim 1 and is characterized in that the end of the valve stem is spherical and that the valve envelops, without tightening, this spherical end.
The end of the valve stem constitutes a ball joint on which the valve can pivot so as to adapt perfectly to the nozzle. The spherical shape of the end of the stem ensures the uniform distribution of the force exerted by the valve stem on the valve.
The seal at the end of the rod is ensured by the wrapping of the spherical end by the valve.
According to a preferred embodiment of the invention intended particularly for the food industry, the valve consists of a flat ring made of synthetic ruby with an internal diameter substantially greater than the diameter of the spherical end of the rod, this ring being held on the stem by means of a plastic material overmolded on the end of the stem, between this end and the ruby ring. The withdrawal of the plastic during cooling has the effect of creating a clearance between the plastic and the spherical end of the rod, clearance which gives the valve the desired freedom of movement. However, this withdrawal has no effect on the seal between the ruby ring and the plastic.
According to another embodiment, the intermediate plastic material, instead of being overmolded, can constitute a part inserted between the spherical end and the annular valve by elastic deformation of the plastic material.
If the valve does not need to be made of synthetic ruby or similar material, it can then be entirely of hard plastic overmolded on the spherical end of the rod. The same mobility advantages of the valve are obtained for its adaptation to the nozzle and the centering of the force.
The accompanying drawing shows, by way of example, embodiments of the invention. Fig. 1 is an axial section view of a solenoid valve according to a first embodiment. Fig. 2 shows an enlargement of the central part of FIG. 1. Fig. 3 is a view similar to FIG. 2 showing a second embodiment. Fig. 4 is a view similar to FIG. 2 showing a third embodiment. Fig. 5 is a sectional view of the mold used for the execution of the first and second embodiments. Fig. 6 shows one of the mold shells with one of the inserts.
The three-way solenoid valve shown in fig. 1 comprises a valve body 1 having three passages 2, 3, 4 in the center of the body 1. The passage 2 leads to a first nozzle 5 and the passage 3 leads to a second nozzle 6. The nozzle 5 ends in a conical part forming a circular stop 7 constituting a first valve seat. The nozzle 6 has, identically, a circular stop 8 forming a second valve seat. The solenoid valve comprises a valve 9 mounted at the end of a valve stem 10 axially fixed to a movable core 11 which can move in an electromagnet 12 mounted in a housing 13 located outside the valve body 1 The center of the coil 12 is occupied by a fixed core 14 and the coil 12 is surrounded by an armature 15.
Between the fixed core 14 and the movable core 11 is mounted a spring 16 working in compression and now, in the absence of current in the coil 12, the valve 9 bearing on the valve seat 7. The valve stem 10 passes through an elastomeric disc 17 which seals between the interior of the valve and the interior of the coil 12. When the coil 12 is energized, the movable core 11 is drawn inside the coil and the valve 9 is applied to the seat 8 so as to close the nozzle 6.
As can be seen in fig. 2, the valve stem 10 has a spherical end 18 and, behind this spherical end, a part of reduced diameter 19. This part 19 makes it possible to partially form a sphere without the diameter of the spherical end 18 being greater than diameter of the rest of the rod 10. The ruby ring 9 is held on the spherical end 18 by means of a hard plastic material such as PPS. The plastic material 20 is overmolded on the spherical end 18 and the ring 9. The plastic material 20 does not adhere to the metal of the rod 10 and, on the other hand, due to the shrinkage which it undergoes during its cooling, the material 20 has a certain mobility on the rod 10 whose spherical part 18 behaves in a way like a ball joint.
On the other hand, the part of the plastic material 20 extending on the opposite faces of the ruby ring 9 tightly encloses this ring while ensuring a perfectly sealed contact. At the level of the rod, the seal is ensured by the wrapping of its end 18 by the material 20.
On the side of the narrowing 19 of the rod, the plastic material 20 has an annular recess 21 extending over the beginning of the spherical part 18. This recess 21 allows, with the withdrawal of the material 20, a slight movement of rotation of the valve around from the center of the spherical part 18, in a plane passing through the axis of the rod 10.
The valve 9 thus has a certain freedom around the center of the spherical part 18, which allows the valve 9 to adapt perfectly to the plane containing the stop 7 of the nozzle 5. Likewise, the valve 9 will adapt perfectly at the rounded stop 8 of the second nozzle 6.
On the other hand, the spherical shape 18 of the end of the rod 10 ensures an equal distribution of the bearing force of the valve 9 on its seats.
Overmolding is carried out in a mold as shown in FIGS. 5 and 6, in which the valve stem 10 and the ruby valve 9 have been placed. In addition to two shells 26 and 27 closing along a plane containing the axis of the valve stem 10, the mold comprises two inserts mobile, such as 28, which position the ruby ring 9 and form the annular recess 21. In FIG. 6 one of the inserts 28 has been removed. During demolding, the inserts 28 are "demolded" with the rod provided with its valve, then moved apart to release the valve.
If it is not necessary that the valve 9 has the hardness of the ruby, but that the hardness of a hard plastic such as PAEK is sufficient, the valve can be entirely formed by overmolding of the hard plastic material on the end spherical 18 of the rod. The mold shown in fig. 5 and 6 can be used without modification.
According to a third embodiment shown in FIG. 4, the ruby ring 9 is mechanically fixed to the spherical end 18 of the rod 10 by an intermediate piece 22 of plastic. The lower half approximately of the interior part of the part 22 is of spherical shape whose diameter, in the free state of the part, is slightly less than the diameter of the spherical end 18 of the rod 10, while the upper half is internally substantially cylindrical in the free state, its outer face 24 being conical. The part 22 also has a peripheral groove 25. The spherical end 18 of the valve stem 10 is forced into the part 22 which deforms elastically to come and surround the spherical end 18.
The ruby ring 9 is then threaded on the conical part 23 then pushed until it comes to engage in the groove 25 and lock the part 22 on the rod 10. The part 23 of the part 22 could have one or more elasticity slots so as to facilitate its deformation.
Figs. 2, 3 and 4 are of course only examples of mounting the valve on the valve stem.