FR2502733A1 - VALVE WITH ELECTROMAGNETIC CONTROL - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UNE VALVE ELECTROMAGNETIQUE. L'ARMATURE 10 DE L'ELECTRO-AIMANT DE COMMANDE DE CETTE VALVE EST GUIDEE DANS UN TUBE 12-13-14 DONT LA PIECE MEDIANE 13 EST NON MAGNETIQUE, ET QUI PORTE L'ENROULEMENT ELECTRIQUE 15, PAR DES BILLES 20, 21, LOGEES SEPAREMENT DANS DES POCHES DE LA SURFACE LATERALE DE 10. L'INVENTION EST APPLICABLE EN PARTICULIER AUX ELECTRO-VALVES DESTINEES AUX PRESSIONS ELEVEES, PAR EXEMPLE DE 630 BARS.THE INVENTION CONCERNS AN ELECTROMAGNETIC VALVE. THE ARMATURE 10 OF THE ELECTRO-MAGNET CONTROL OF THIS VALVE IS GUIDED IN A TUBE 12-13-14 WHOSE MEDIAN PART 13 IS NON-MAGNETIC, AND WHICH CARRIES THE ELECTRIC WINDING 15, BY BALLS 20, 21, STORED SEPARATELY IN POCKETS OF THE SIDE SURFACE OF 10. THE INVENTION IS APPLICABLE IN PARTICULAR TO SOLENOID VALVES INTENDED FOR HIGH PRESSURES, FOR EXAMPLE 630 BARS.
Description
La présente invention concerne une valve à commande électromagnétique,The present invention relates to a valve with electromagnetic control,
dans laquelle l'armature de l'électroaimant, en forme de rouleau, qui est balayée par du liquide hydraulique, et qui porte un organe d'actionnement de l'organe de fermeture de la valve, est montée de façon à être mobile longitudinalement, dans un tube de guidage, servant en même temps de support pour l'enroulement de l'électroaimant, ladite armature coopérant dans le tube de guidage avec une culasse in which the armature of the electromagnet, in the form of a roller, which is swept by hydraulic fluid, and which carries an actuating member of the closing member of the valve, is mounted so as to be able to move longitudinally, in a guide tube, serving at the same time as support for the winding of the electromagnet, said armature cooperating in the guide tube with a cylinder head
en forme de bouchon.in the form of a plug.
La présente invention a pour but essentiel de réaliser l'ensemble électromagnétique d'une valve de ce type de manière qu'elle soit utilisable pour des pressions hydrauliques élevées, par exemple de 630 bars, l'électroaimant présentant un rapport de la The essential object of the present invention is to provide the electromagnetic assembly of a valve of this type so that it can be used for high hydraulic pressures, for example 630 bar, the electromagnet having a ratio of
force produite à l'encombrement, de valeur particulière- force produced by congestion, of particular value
ment élevée, ce qui permet de réaliser une valve hydraulique à haute pression de ce genreayant un a high pressure hydraulic valve of this genea
faible encombrement.small footprint.
La valve à commande électromagnétique selon la présente invention est du type indiqué initialement, et elle est caractérisée par le fait que sont aménagées, dans la surface de l'armature de l'électroaimant, des poches, dans lesquelles sont logées des billes séparées, aimantables ou non aimantables, qui glissent sur la face interne du tube de guidage, que ce tube de guidage est constitué par une pièce médiane, en acier inoxydable, non aimantable, qui entoure l'entrefer de travail, et par deux pièces terminales, en acier magnétiquement doux, qui sont réunies entre elles par soudageet que des moyens sont prévus, de façon connue en soi, au niveau de la zone de contact de l'armature et de la culasse de l'électroaimant, pour empêcher le collage de ladite armature. Dans une forme de réalisation avantageuse The electromagnetically controlled valve according to the present invention is of the type indicated initially, and it is characterized in that are arranged, in the surface of the armature of the electromagnet, pockets, in which are housed separate beads, magnetizable or non-magnetizable, which slide on the inner face of the guide tube, that this guide tube is constituted by a central piece, stainless steel, non-magnetizable, which surrounds the working gap, and by two end pieces, steel magnetically soft, which are joined together by weldingand that means are provided, in known manner, at the contact zone of the armature and the yoke of the electromagnet, to prevent sticking of said armature. In an advantageous embodiment
de la valve à commande électromagnétique selon la pré- of the electromagnetically controlled valve according to
sente invention, une bague plate, non magnétique, est In this invention, a flat, non-magnetic ring is
disposée pour empocher le collage à la culasse de l'élec- arranged to pocket the sticking to the cylinder head of the elec-
troaimant, et --- la face extrême correspondante de l'armature de l'électroaimant est pourvue d'au moins une rainure circulaire et de plusieurs rainures radiales, ces dernières ayant un profil interne dissymétrique. Il est déjà connu, par la demande de brevet allemand publiée sous le NO 2.823.257, de monter par l'intermédiaire de billes l'armature, sensiblement en and the corresponding end face of the armature of the electromagnet is provided with at least one circular groove and with several radial grooves, the latter having an asymmetric internal profile. It is already known, from the German patent application published under No. 2,823,257, to mount the frame by means of balls, substantially in
forme de rouleau, d'une valve à commande électromagnétique. roller form, an electromagnetically controlled valve.
Il s'agit cependantdans ce casde couronnes de roulement à billes,qui sont disposées dans des rainures annulaires de l'armature, les rainures étant sensiblement plus larges que le diamètre des billes du roulement. Ceci afin que les billes puissent effectuer un véritable mouvement de roulement dans la direction longitudinale de l'armature, lors du déplacement de celle-ci. Dans ce cas, cependant, l'armature n'est pas balayée par le liquide hydraulique, et on ne voit non plus aucune possibilité pour rendre cette réalisation utilisable pour However, it is in this case of ball bearing rings, which are arranged in annular grooves of the frame, the grooves being substantially wider than the diameter of the balls of the bearing. This so that the balls can make a real rolling movement in the longitudinal direction of the armature, during the movement thereof. In this case, however, the armature is not swept by the hydraulic fluid, nor is there any possibility to make this embodiment usable for
des pressions hydrauliques extrêmement élevées. extremely high hydraulic pressures.
L'emploi de larges rainures annulaires entratne une restriction importante du passage des lignes de champ dans l'armature, qui n'est pas acceptable pour une valve à haute pression du type considéré. D'autre part, cette réalisation est relativement coteuse par suite de l'emploi de cages de roulement à billes et de The use of wide annular grooves entails a significant restriction of the passage of the field lines in the armature, which is not acceptable for a high pressure valve of the type considered. On the other hand, this achievement is relatively expensive as a result of the use of ball bearing cages and
cloisons de séparation pour les billes. partition walls for the balls.
La valve selon la présente invention ne comporte pas,par contre,de roulements à billes au sens propre du terme. La disposition des différentes billes dans des poches individuelles de l'armature s'oppose à la rotation des billes. Comme on pfut le voir facilement l'emploi de billes séparées permet de The valve according to the present invention does not involve, on the other hand, ball bearings in the proper sense of the term. The arrangement of the different balls in individual pockets of the frame opposes the rotation of the balls. As can be seen easily the use of separate beads allows
disposer de la plus grande surface possible de l'arma- have the largest possible area of arma-
ture pour l'entrée des lignes de champ magnétique. ture for the input of magnetic field lines.
La subdivision du tube de guidage en trois éléments de tube, assemblés par soudage, est connue par le brevet allemand 2.628.190. On ne peut cependant pas en déduire que la structure,qui y est juste mentionnée, convient précisément - comme on l'a constaté avec surprise - pour les charges élevées, auxquelles le tube de guidage de l'armature est exposé dans une The subdivision of the guide tube into three tube elements, assembled by welding, is known from German Patent 2,628,190. It can not, however, be deduced from this that the structure, which is just mentioned there, is suitable - as was surprisingly found - for the high loads to which the reinforcement guide tube is exposed in a
valve pour haute pression, de par exemple 630 bars. valve for high pressure, for example 630 bar.
On a en outre constaté que, dans le cas de la forme de réalisation selon la présente invention, l'armature de l'électroaimant exécute également de petits mouvements de rotation au cours de son mouvement longitudinal. Ceci présente l'avantage de réduire les risques de formation, au cours du temps, de dépressions It has further been found that, in the case of the embodiment according to the present invention, the armature of the electromagnet also performs small rotational movements during its longitudinal movement. This has the advantage of reducing the risks of formation, over time, of depressions
longitudinale dans le tube de guidage. Grâce à la dis- longitudinal in the guide tube. Thanks to the
position, sur la face externe de l'armature de l'électro- position, on the outer face of the armature of the electro-
aimant, d'au moins une rainure circulaire et de plusieurs rainures radiales, ces dernières présentant un profil interne dissymétrique, ladite armature reçoit en outre, au cours de son mouvement longitudinal, un faible couple impulsionnel, ce qui favorise le mouvement de rotation magnet, at least one circular groove and several radial grooves, the latter having an asymmetrical internal profile, said armature further receives, during its longitudinal movement, a low impulse torque, which promotes the rotational movement
mentionné.mentionned.
A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé, une forme de réalisation de la valve à commande électromagnétique By way of example, an embodiment of the electromagnetically controlled valve has been described below and diagrammatically illustrated in the accompanying drawing.
selon la présente invention.according to the present invention.
La figure 1 est une coupe longitudinale d'une valve à commande électromagnétique selon la présente invention. La figure 2 est une vue agrandie de la zone Figure 1 is a longitudinal section of an electromagnetically controlled valve according to the present invention. Figure 2 is an enlarged view of the area
de contact de l'armature de l'électroaimant avec sa culasse. contact of the armature of the electromagnet with its cylinder head.
La figure 3 montre la face extrgmeFigure 3 shows the extreme face
de l'armature de l'électroaimant.of the armature of the electromagnet.
La figure 4 est une vue en coupe selon la FIG. 4 is a sectional view along the
ligne a-b de la figure 3.line a-b of Figure 3.
L'organe de fermeture de la valve est constitué par une bille 1, qui repose dans le siège 2 The closure member of the valve is constituted by a ball 1, which rests in the seat 2
de la valve, et est soumis à la force d'un ressort 3. of the valve, and is subjected to the force of a spring 3.
L'amenée de liquide hydraulique est désignée par 4, et elle débouche dans un accumulateur de pression 5; en aval est disposé un accumulateur de pression 6, qui The supply of hydraulic fluid is designated 4, and it opens into a pressure accumulator 5; downstream is disposed a pressure accumulator 6, which
débouche dans la sortie de liquide hydraulique 7. opens into the hydraulic fluid outlet 7.
La bille 1 de la valve peut être déplacée hors de son siège par la pièce intermédiaire 8, qui est solidaire de la tige de commande 9. Cette dernière est fixée à l'armature 10 de l'électroaimant, en forme The ball 1 of the valve can be moved out of its seat by the intermediate piece 8, which is integral with the control rod 9. The latter is fixed to the frame 10 of the electromagnet, shaped
de rouleau.of roll.
Par l'intermédiaire du canal 11, l'espace Via channel 11, the space
entourant la tige de commande 9 et l'armature de l'élec- surrounding the control rod 9 and the armature of the elec-
troaimant 10 se trouve sous la pression du liquide troaimant 10 is under the pressure of the liquid
hydraulique amené par l'orifice 4.hydraulically brought by the orifice 4.
Le tube de guidage de l'armature 10 de The guide tube of the frame 10 of
l'électroaimant est constitué par une pièce magnétique- the electromagnet is constituted by a magnetic part-
ment perméable 12, une pièce médiane 13, non aimantable, et constituée en acier inoxydable, ainsi qu'une autre permeable 12, a median piece 13, non-magnetizable, and made of stainless steel, and another
pièce magnétiquement perméable, 14. Les pièces menticn- magnetically permeable part, 14. Mentic parts
nées sont entourées par l'enroulement d'excitation 15. are surrounded by the excitation winding 15.
Dans la pièce 14 se trouve une culasse 16, en forme de bouchon. La fermeture du flux magnétique est assurée par un tube perméable magnétiquement,l7, qui entoure l'enroulement 15. 18 désigne un organe In the piece 14 is a breech 16, in the form of a plug. The closure of the magnetic flux is provided by a magnetically permeable tube 17, which surrounds the winding 15.
d'étanchéité, qui est immobilisé par une vis 1q. sealing, which is immobilized by a screw 1q.
Des billes 20 et 21, en matériau non magnétique, sont disposées dans la surface de l'armature 10. Ces Balls 20 and 21, made of non-magnetic material, are arranged in the surface of the armature 10.
billes sont engagées dans des poches individuelles. balls are engaged in individual pockets.
L'une de ces poches a été désignée par 22 sur la figure 2. One of these pockets has been designated 22 in FIG.
Les pièces 12, 13 et 14 sont réunies entre elles par soudage au faisceau électronique, comme indiqué en 23 et 24. Comme on peut le voir en outre sur la figure 2, des rainures radiales 25 et au moins une rainure annulaire 26 sont aménagées sur la face extrême de l'armature 10 de l'électroaimant. Une bague plate 27, en un matériau non magnétique, est fixée à lA culasse 16, et elle sertavec les rainures 25 et 26, à empocher le collage de l'armature 10 à la culasse 16. Comme on peut le voir sur la figure 4, qui est une coupe de la figure 3 suivant la ligne a-b, les rainures 25 ont un profil interne dissymétrique, notamment, dans Parts 12, 13 and 14 are joined to each other by electron beam welding, as indicated at 23 and 24. As can be seen further in FIG. 2, radial grooves 25 and at least one annular groove 26 are arranged on the end face of the armature 10 of the electromagnet. A flat ring 27, made of a non-magnetic material, is attached to the cylinder head 16, and it serves with the grooves 25 and 26 to pocket the bonding of the armature 10 to the cylinder head 16. As can be seen in FIG. , which is a section of FIG. 3 along the line ab, the grooves 25 have an asymmetrical internal profile, especially in
le cas illustré, un profil en forme de triangle rectan- the case illustrated, a profile in the shape of a triangular
gle. Le mode de fonctionnement de la valve est le suivant: lorsque l'enroulement 15 est mis sous tension, il apparatt un champ magnétique, qui, en partant de la pièce 12, pénètre dans l'armature 10, et, par l'intermédiaire de la culasse 16, de la pièce 14 et du tube de fermeture du flux 17, retourne dans la pièce 12. Il en résulte une force d'attraction intense entre l'armature 10 et la culasse 16. Cette force provoque le déplacement de l'armature 10 en direction de l'armature 16 et la soupape 1 de la valve est écartée de son siège 2 par les organes de commande rule. The operating mode of the valve is as follows: when the winding 15 is energized, it appears a magnetic field, which, starting from the piece 12, enters the armature 10, and, via the yoke 16, of the piece 14 and the flow closure tube 17, returns to the part 12. This results in a force of intense attraction between the frame 10 and the cylinder head 16. This force causes the displacement of the armature 10 towards the armature 16 and the valve 1 of the valve is moved away from its seat 2 by the control members
8 et 9.8 and 9.
Comme on peut le voir, les billes logées dans la surface de l'armature 10 ne nécessitent qu'une surface extrêmement petite. Par suite, on obtient une surface de passage maximale pour les lignes de champ allant de la pièce 12 dans l'armature 10. Ceci autorise As can be seen, the balls housed in the surface of the frame 10 require only an extremely small surface. As a result, a maximum passage area is obtained for the field lines going from the part 12 to the frame 10. This allows
une force de commande maximale relativement aux dimen- maximum control force relative to the dimensions
sions de l'ensemble de l'électroaimant. Il n'est pas absolument nécessaire que les billes soient disposées dans des plans transversaux de l'armature 10; comme indiqué sur la figure 1, elles peuvent être aussi disposées en rangées axiales. Le nombre des billes n'est déterminé que par les nécessités pratiques du guidage de l'armature. Les billes ont pour seul but de former une fente toujours bien définie pour l'écoulement du liquide hydraulique entre les pièces the entire electromagnet. It is not absolutely necessary that the balls are arranged in transverse planes of the frame 10; as shown in Figure 1, they can also be arranged in axial rows. The number of balls is determined only by the practical requirements of the guidance of the armature. The balls are only intended to form a slot always well defined for the flow of hydraulic fluid between parts
12 et 13 et l'armature 10. Une telle fente d'écoule- 12 and 13 and the frame 10. Such a slot of
ment, définie avec précision, est particulièrement importante pour les pressions élevées qui interviennent dans le cas présent, et qui atteignent par exemple precisely defined, is particularly important for the high pressures in the present case,
630 bars.630 bars.
Les billes 20 et 21 peuvent 9tre constituées en un matériau aimantable ou non-aimantable. Des billes en matériau aimantable ont l'inconvénient d'gtre traversées par le flux magnétique. Il en résulte que les billes situées d'un même côté de l'armature 10 adhèrent au tube de guidage, ce qui perturbe le bon fonctionnement de l'armature. Cet The balls 20 and 21 may be made of a magnetizable or non-magnetizable material. Balls of magnetizable material have the disadvantage of being traversed by the magnetic flux. As a result, the balls located on the same side of the armature 10 adhere to the guide tube, which disrupts the smooth operation of the armature. This
inconvénient n'existe pas avec des billes non-aimantables. disadvantage does not exist with non-magnetizable beads.
Lors du mouvement de l'armature 10 en direction de la culasse 16 de l'électroaimant, du liquide hydraulique est refoulé hors de la fente comprise entre les pièces 10 et 16* en direction de la pièce 12. Par suite, un faible couple impulsionnel est exercé sur l'armature 10 par l'intermédiaire des rainures radiales 25. Ceci est encore favorisé par During the movement of the armature 10 towards the yoke 16 of the electromagnet, hydraulic fluid is discharged out of the slot between the parts 10 and 16 * towards the piece 12. As a result, a low impulse torque is exerted on the frame 10 via the radial grooves 25. This is further promoted by
le fait que les rainures 25 ne s'étendent pas exacte- the fact that the grooves 25 do not extend exactly
ment en direction de l'axe de rotation de l'armature 10. Comme le montre l'expérience, il y a cependant déjà production d'un couple impulsionnel lorsque in the direction of the axis of rotation of the armature 10. As experience shows, however, there is already production of a pulse torque when
les rainures 25 ont un tracé rigoureusement radial. the grooves 25 have a strictly radial pattern.
Claims (2)
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