FR2567615A1

FR2567615A1 - Soupape de modulation pilotee a commande par pression

Info

Publication number: FR2567615A1
Application number: FR8510507A
Authority: FR
Inventors: Robert A Wells
Original assignee: Target Rock Corp
Current assignee: Target Rock Corp
Priority date: 1984-07-11
Filing date: 1985-07-09
Publication date: 1986-01-17
Anticipated expiration: 2005-07-09
Also published as: FR2567615B1; DE3523917A1; DE3523917C2; IT8521477A0; JPH0652109B2; GB2161586A; IT1208558B; GB2161586B; US4699351A; CA1238549A; JPS6152477A; GB8515962D0

Abstract

LA SOUPAPE DE MODULATION PILOTEE A COMMANDE PAR PRESSION COMPREND UN ENSEMBLE DE SOUPAPE PRINCIPAL 30 QUI DEFINIT AVEC L'ENVELOPPE 12 UNE PREMIERE CHAINE 42 ET COMMANDE L'ECOULEMENT DE FLUIDE D'UN ORIFICE D'ADMISSION 24 A UN ORIFICE DE SORTIE 26; UN PISTON A COMMANDE PAR PRESSION 64 DEFINIT AVEC L'ENVELOPPE UNE SECONDE CHAMBRE 76; UN PASSAGE DE PURGE 74 MENAGE DANS LE PISTON FAIT COMMUNIQUER LA SECONDE CHAMBRE AVEC L'ORIFICE DE SORTIE; UN ENSEMBLE DE SOUPAPE PILOTE 80 EST PREVU POUR COMMANDER L'ECOULEMENT A TRAVERS LE PASSAGE DE PURGE; UN MOYEN 94 EST PREVU POUR MANOEUVRER SELECTIVEMENT L'ENSEMBLE DE SOUPAPE PILOTE; UN TROU D'EVACUATION 36 EST MENAGE DANS L'ENSEMBLE 30 POUR FAIRE COMMUNIQUER LE PASSAGE DE PURGE AVEC L'ORIFICE DE SORTIE; UN ENSEMBLE DE SOUPAPE D'EVENT 70 EST DESTINE A COMMANDER L'ECOULEMENT DE FLUIDE ENTRE LA PREMIERE CHAMBRE ET LE TROU D'EVACUATION. DES PASSAGES ETRANGLES 60 COOPERENT AVEC L'ENSEMBLE 30 POUR ETABLIR UNE SECTION DE PASSAGE VARIABLE FAISANT COMMUNIQUER L'ORIFICE D'ENTREE 24 AVEC LE TROU D'EVACUATION 36 ET LA PREMIERE CHAMBRE 42 QUAND LES ENSEMBLES 70 ET 30 SONT EN POSITION D'OUVERTURE, CETTE SECTION DE PASSAGE VARIANT EN PROPORTION DIRECTE DU DEGRE D'OUVERTURE DE L'ENSEMBLE 30 POUR FAIRE VARIER PAR LA LA PRESSION DE FLUIDE REGNANT DANS LA PREMIERE CHAMBRE ET ENGENDRER DES FORCES AGISSANT SUR L'ENSEMBLE 30 A CONTRESENS DE SON DEPLACEMENT.

Description

La présente invention concerne les soupapes

et plus particulièrement les soupapes de modulation pilo-

tées à commande par pression.

Dans les soupapes de modulation pilotées à com-

mande par pression connues jusqu'a present, comme celles décrites paf exemple dans les brevets US 2 575 272, 2 968 464 et 3 405 906, dans lesquelles l'obturateur principal mobile d'un ensemble de soupape principal est positionné par un élément de manoeuvre, tel que piston, diaphragme ou soufflet, qui répond au positionnement d'un ensemble de soupape pilote en utilisant la force engendrée par la pression du fluide dont l'écoulement est à commander,

il se pose le problème de la stabilité de fonctionnement.

Dans de telles soupapes, la force de soulèvement ou d'ou-

verture doit être égale aux forces opposées pour la modu-

lation. Cet équilibre est perturbé par les forces d'écou-

lement du fluide à commander, par exemple un courant de

liquide, de gaz ou de vapeur, ce qui provoque de l'insta-

bilité. On peut obtenir dans une mesure limitée la stabi-

lité de fonctionnement de la soupape par calibrage d'ori-

fices, choix de la configuration de l'ensemble de soupape pilote, augmentation de l'amortissement et réduction ou

réglage du volume de la chambre. La stabilité de fonction-

nement de la soupape est particulièrement difficile à obtenir quand le fluide à commander est un fluide gazeux,

par exemple l'air ou la vapeur.

Par conséquent, la présente invention a pour objet de proposer une soupape de modulation pilotée à commande par pression:

- dotée d'une meilleure stabilité de fonction-

nement que les soupapes de ce type antérieurement connues; - dans laquelle le cliquetis est minimisé et - dont la structure est relativement simple

et compacte.

Par commodité, on désignera parfois les mécanis-

mes ou ensembles de soupape par le nom simplement de leurs parties ou éléments mobiles (par exemple les obturateurs) par opposition à l'ensemble de soupape constitué par l'obturateur mobile, l'orifice et le siège. Lorsqu'il s'agira de désigner tout l'ensemble, on utilisera le mot ensemble". La présente invention a donc pour objet une soupape de modulation pilotée à commande par pression comportant un corps qui présente un orifice d'admission monté de façon à recevoir du fluide sous pression et un orifice de sortie relié à l'endroit jusqu'auquel il faut canaliser le fluide sous pression. Un ensemble de soupape principal est disposé dans ledit corps pour commander

l'écoulement de fluide sous pression de l'orifice d'admis-

sion à l'orifice de sortie. L'ensemble de soupape princi-

pal définit aussi avec ledit corps une première chambre dont la grandeur volumétrique varie pendant que l'ensemble de soupape principal se déplace entre les positions de

pleine ouverture et de pleine fermeture. Un piston à com-

mande par pression est disposé dans le corps pour définir avec celui-ci une seconde chambre. Un passage d'évent est ménagé dans le piston pour faire communiquer la seconde chambre avec l'orifice de sortie. Un ensemble de soupape pilote destiné à commander l'écoulement de fluide à travers

le passage d'évent est disposé dans le corps ou enveloppe.

Un moyen est prévu pour faire agir sélectivement le montage de soupape pilote. Le perfectionnement selon la présente invention réside dans la présence, dans l'ensemble de soupape principal, d'un trou d'évacuation pour la mise du passage d'évent en communication avec l'orifice de sortie. Il est aussi prévu un passage de commande pour la mise de l'orifice de décharge en communication avec la première chambre. Un ensemble de soupape d'évent, comportant un obturateur mobile porté par le piston, est disposé de façon à commander l'écoulement de fluide entre

la première chambre et le trou d'évacuation. Le perfec-

tionnement comporte aussi un moyen de canalisation étran-

glé coopérant avec l'ensemble de soupape principal pour établir une section de passage variable faisant communiquer l'orifice d'admission avec le trou d'évacuation et la première chambre quand le montage de soupape d'évent et le montage de soupape principal sont en position d'ouverture, cette section de passage variant de manière directement proportionnelle au degré d'ouverture du montage de soupape principal pour faire varier par là la pression de fluide régnant dans la première chambre et provoquer l'application au montage de soupape principal de forces qui agissent

à contresens du déplacement de l'ensemble de soupape prin-

cipal. Ces forces de pression agissant sur l'ensemble de soupape principal à l'opposé de son déplacement assurent

la stabilité de fonctionnement.

Une caractéristique de la présente invention

réside dans la présence, dans le disque de soupape princi-

pal d'une série de passages partant radialement de la sur-

face périphérique extérieure du disque de soupape principal et aboutissant à l'orifice d'évacuation ménagé coaxialement dans le disque de soupape principal. Ces passages sont situés près du siège associé du disque de soupape principal de sorte que, quand celui-ci se déplace par rapport à son siège, la section de passage faisant communiquer l'orifice d'admission avec les passages s'étendant radialement varie' proportionnellement à la distance du disque de soupape

principal à son siège.

Divers avantages et caractéristiques de la présente

invention ressortiront de la description détaillée ci-

après illustrant, à titre d'exemple, un mode de réalisation

de l'invention en référence aux dessins annexés, sur les-

quels: Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale de la soupape de modulation pilotée, â commande par pression,

selon la présente invention, représentée assez schématique-

ment en position de fermeture totale; Fig. 2 est une vue de détail grossie de la partie du montage de soupape principal située dans le cercle en

traits interrompus A porté sur la figure 3, mais le repré-

sente en position de fermeture plus accusée Fig. 3 est une vue analogue à la figure 1 montrant la soupape selon la présente invention en position de pleine ouverture.

On se réfère maintenant aux dessins et plus par-

ticulièrement à la figure 1, o 10 désigne une soupape de modulation pilotée, à commande par pression, selon la présente invention. Telle que représentée sur la figure

1, la soupape 10 est en position de fermeture totale.

Enveloppe I0 La soupape 10 comprend une enveloppe 12 comportant un tronçon de corps 14 et un tronçon de chapeau 16. Le tronçon de chapeau 16 présente une bride terminale 18 et est fixé coaxialement au- tronçon de corps 14, par une série

de boulons 20 qui traversent la bride terminale 18. L'enve-

loppe comporte aussi un manchon 22, fixé dans l'intérieur 23 du tronçon de corps 14 entre un épaulement annulaire ménagé dans la surface intérieure du tronçon de corps et la bride terminale 18 du tronçon de chapeau 16. Le corps 14présente un orifice d'admission 24 et un orifice de sortie 26, dont chacun communique avec l'intérieur 23 du tronçon de corps. L'orifice d'admission 24 est relié par tout moyen de canalisation convenable (non représenté) à une source de fluide sous pression dont la soupape 10 doit commander l'écoulement. L'orifice de sortie 26 est relié par tout moyen de canalisation convenable (non représenté) à un endroit (non représenté) sous une pression de fluide plus faible que celle du fluide sous pression présent à l'orifice d'admission. Le manchon 22 présente un tronçon extrême de diamètre réduit 28, coaxial à l'orifice de sortie 26,

mais axialement espacé de lui.

On décrit la soupape principale ci-après.

Un ensemble de soupape principalz 30 est prévu pour commander l'écoulement de fluide provenant de l'orifice d'admission 24 à travers l'orifice de sortie 26. L'ensemble de soupape principal 30 comprend un élément mobile ou disque principal 32 et un siège 34 ménagé dans le tronçon de corps 14 de l'enveloppe 12 à la jonction de l'orifice de sortie

26 et de l'intérieur 23 du tronçon de corps.

Le disque de soupape principal 32 est traversé par un alésage axial dont l'extrémité inférieure constitue un trou d'évacuation 36. L'alésage axial présente trois contre-alésages de plus en plus larges partant du trou 36. Le premier contre-alésage constitue un collecteur 38,9 tandis que le second constitue une chambre d'évent 40. Le troisième contre-alésage a la dimension diamétrale voulue pour recevoir à coulissement le tronçon d'extrémité de diamètre réduit 28 du manchon 22, le tronçon d'extrémité

28 servant à supporter et guider le disque de soupape princi-

pal 32 dans le mouvement à va-et-vient qui le rapproche et l'écarte du siège 34. Le disque de soupape principal 32, le tronçon extrême 28 et le troisième contre-alésage définissent une chambre de volume variable 42. Une rondelle 44 est fixée dans le fond du troisième contre-alésage pour constituer un épaulement de butée annulaire 46, dont le rôle sera exposé en détail ci-après. Le disque de soupape principal 32 présente une surface annulaire biseautée.48 dont l'inclinaison est complémentaire de celle du siège' 34 de sorte que, dans la position de fermeture totale, le disque de soupape porte hermétiquement contre la surface annulaire du siège 34. Comme on le voit le mieux sur la figure 2, le disque de soupape 32 présente aussi un tronçon extrême en gradins, de diamètre réduit, qui forme deux surfaces périphériques 50 et 52, respectivement peu espacées des surfaces annulaires 54 et 56 de l'orifice de sortie

26 défini par un contre-alésage près du siège 34. Les surfa-

ces voisines 50, 54 et 52, 56 définissent un étroit espace annulaire 58 quand le disque de soupape 32 est écarté de

son siège (voir figure 3). En position d'ouverture, l'ori-

fice d'admission 24 est en communication avec le collecteur 38, à travers la zone d'écoulement ménagée entre le siège 34 et la surface 48 du disque de soupape principale 32 et des passages radiaux angulairement espacés 60. Pour solliciter 'le disque de soupape principal vers la position de fermeture, on peut disposer un ressort de rappel 62 dans la chambre d'évent 42, entre le tronçon extrême 28

du manchon 22 et la rondelle 44.

On décrit l'ensemble de soupape d'évent.

Un piston 64 est mobile à va-et-vient dans le manchon 22 et dans les chambres 40 et 42 du disque de soupape principal 30. Le piston 64 est représenté comme comportant, aux fins d'assemblage, un tronçon supérieur et un tronçon inférieur réunis par un raccordement fileté 66 en un organe d'un seul tenant. A l'extrémité distale du tronçon inférieur, sur les figures 1 et 3, du piston 64, il est prévu une surface annulaire s'amenuisant qui constitue l'élément mobile 68 d'un ensemble de soupape d'évent 70. L'ensemble de soupape d'évent 70 présente un siège tronconique 72 (représenté le mieux sur la figure 3), formé à la jonction du collecteur 38 et de la chambre d'évent 40 et complémentaire à la surface annulaire du piston. La partie supérieure du piston 64 est en gradins de sorte que deux surfaces intérieures du manchon 22 servent de cylindres pour guider et supporter le piston dans son mouvement à va-et- vient. Un alésage axial 74 ménagé dans

le piston 64 va de son extrémité inférieure en communica-

tion avec le collecteur 38 à son extrémité supérieure en communication avec une seconde chambre à volume variable 76 définie par l'intérieur de l'enveloppe 12 et par le

piston 64.

On décrit à présent l'ensemble de soupape pilote.

Un ensemble de soupape pilote 80, monté dans le corps 12, comprend un élément mobile 82 présentant un prolongement axial conique ou pointe 83 de dimension voulue pour pénétrer dans l'extrémité supérieure de l'alésage 74 et porter

en position de fermeture contre un siège 84 ménagé à l'ex-

trémité supérieure de l'alésage 74. L'élément mobile 82 présente un tronçon élargi 86 qui est relié au piston 64 par un raccordement à goupille et à fente 65 autorisant un mouvement relatif limité entre l'élément mobile 82

et le piston 64. Le tronçon élargi 86 est relié à un plon-

geur 88 qui est guidé dans son mouvement alternatif par un tronçon supérieur de diamètre réduit de l'enveloppe 12. Le plongeur 88 peut être réalisé en deux pièces aux fins d'assemblage. Un ressort de rappel 90 est disposé de façon à buter par une extrémité contre une rondelle 92 fixée transversalement dans l'enveloppe 12 et par l'extrémité opposée contre le tronçon élargi 86. Le ressort 90 a pour rôle de solliciter l'élément mobile 82 vers la position de fermeture ou d'application contre le siège 84. On décrit ci-après l'organe de manoeuvre de

la soupape pilote.

La manoeuvre de l'ensemble de soupape pilote peut étre assurée, commâe représenté, par un montage de solénoîde à action proportionnelle 94 convenablement fixé à l'enveloppe 12. Le montage de solénoide 94 comprend un noyau fixe 96 monté dans l'enveloppe 12 et une bobine j 98 montée coaxialement autour de l'enveloppe 12 près du

plongeur 88 et du noyau fixe 96. On conçoit que l'action-

nement de l'ensemble de soupape pilote pourra être fourni par des mécanismes çlectromécaniques, hydrauliques ou pneumatiques substitués à l'ensemble de solénoide 94,

mais sortir pour autant du cadre de-l'invention.

Dans la position de fermeture de la soupape , représentée sur la figure 1, le piston 64 est mis en équilibre de pression par un orifice 100 ménagé dans le manchon 22 et par un orifice 102 ménagé dans le piston

64. Ces orifices 100 et 102 soutirent du fluide sous pres-

sion à la pression d'admission, le faisant passer de l'ori-

fice d'admission 24 et de l'intérieur 23 du tronçon de corps 14 de l'enveloppe à l'intérieur de la chambre à ivoluie variable 76 Le fluide pressurisé sous la pression d'admission pénètre aussi dans la chambre à volume variable 42 et dans la chambre d'évent 40 en franchissant des segments de piston 104 et 106 et en s'infiltrant à travers les nrstices existant entre la partie inférieure du pisb ú4 et les surfaces voisines du disque de soupape

priacipal 32, de la rondelle 44 et du manchon 22. Un troi-

iLme joint de piston 108 est aussi monté dans le piston 64 pour étancher les interstices entre le piston 64 et

le manchon 22.

On indique maintenant le fonctionnement.

Dans la position de fermeture, représentée sur la figure 1, de la soupape 10, le fluide sous pression, par exemple, un liquide, un gaz ou de la vapeur d'eau dont la soupape 10 doit commander l'écoulement ne peut s'écouler de l'orifice d'admission 24 à l'orifice de sortie

26 et franchir celui-ci du fait de la fermeture de l'en-

semble de soupape principal 30. Lorsque sont fermés l'en-

semble de soupape principal 30, l'ensemble de soupape pilote 80 et l'ensemble de soupape d'évent 70, le fluide

à commander passe de l'orifice d'admission 24 et de l'inté-

rieur 23 de l'enveloppe 12 dCans la chambre de piston 76 à travers les trous 100 et 102 respectivement ménagés dans le manchon 22 et dans le piston 64. La chambre 42

et la chambre d'évent 40 reçoivent aussi du fluide pressu-

risé sous la pression d'admission du fait que celui-ci s'infiltre en franchissant les segments de piston 104 et 106 et les interstices entre le piston 64, le manchon 22, le disque mobile de soupape principale 32 et la rondelle 44. Le fluide sous pression présent dans la chambre 42

et le ressort de rappel 62 engendrent des forces qui coo-

pèrent pour maintenir le disque de soupape principal 32 contre son siège 34 situé à ''orifice de sortie 26 pour empêcher par là le fluide sous pression d'atteindre, à travers l'orifice de sortie, le point d'utilisation (non représenté) de ce fluide. Etant donné que l'ensemble de soupape d'évent 70 et l'ensemble de soupape pilote 80 sont exposés d'un côté à la pression de fluide de sortie, plus faible que la pression de fluide d'admission, et exposés sur les côtés opposés respectifs au fluide sous la pression d'admission, la pression différentielle engendre des forces amenant les ensembles de soupape respectifs

en positions de fermeture.

Quand la soupape 10 doit être amenée en position

d'ouverture, le solénoïde 98 est excité, attirant le plon-

geur 88 de bas en haut vers le noyau 96 à l'encontre du ressort 90. Ce déplacement du plongeur écarte la pointe 83 de l'ensemble de soupape pilote 80 de son siège 84, ce qui purge la chambre 76 en la mettant en communication avec l'orifice de sortie 26 à travers l'alésage 74, le collecteur 38 et le trou d'évacuation 36. Cette purge de la chambre 76 réduit la pression de fluide régnant

dans cette chambre parce que les trous 100 et 102 consti-

tuent des passages d'écoulement étranglés et que, par conséquent, le fluide à la pression d'admission ne peut remplacer le fluide évacué à la vitesse o celui-ci s'échappe à travers l'alésage 74. La baisse de la pression de fluide régnant dans la chambre 76 jusqu'à une valeur inférieure à la pression de fluide d'admission établit,

entre les deux côtés du piston 64, une pression diffé-

rentielle qui provoque l'application au piston d'une force

dirigée vers le haut sur la figure 1, le piston accompa-

gnant donc le déplacement ascendant du plongeur 88. Ce déplacement ascendant du piston 64 provoque l'ouverture de l'élément mobile 68 du montage de soupape d'évent 70, c'est-à-dire qu'il amène cet élément à s, 'écarter de son siège 72. Cette ouverture de l'ensemble de soupape d'évent purge la chambre 42 et la chambre d'évent 40 en les faisant communiquer, à travers le collecteur 38 et le trou d'évacuation 36, avec l'orifice de sortie 26, ce qui réduit la pression de fluide régnant dans la chambre 42. Etant donné que le diamètre de la chambre 42 est égal ou légèrement inférieur au diamètre du disque de soupape principale 32 au niveau du siège 34, les forces engendrées par la pression de fluide, jointes à celle qu'engendre le ressort de rappel 62, agissent pour maintenir le disque

de soupape principal 32 en butée contre son siège 34.

A mesure que la pression régnant dans la chambre 42 baisse, la force tendant à déplacer le piston 64 vers

le haut diminue du fait de la réduction de la force exer-

cée vers le haut par la pression de fluide contre la surface du piston 64 près du raccordement 66. Cette réduction des forces agissant vers le haut tend à maîtriser ou amortir

le déplacement ascendant du piston 64. En outre, le déplace-

ment ascendant du piston 64 provoque une réduction de la section de passage définie par la pointe 83 et par le siège 84 de l'ensemble de soupape pilote 80, réduction dont découle une augmentation de la pression de fluide régnant dans la chambre 76. Cette hausse de la pression

de fluide agissant sur le piston 64 à l'encontre du dépla-

cement ascendant de celui-ci, ainsi que la réduction des forces exercées par la pression de fluide sur le piston 64 dans le sens du déplacement ascendant de ce dernier, exercent un effet stabilisateur s'opposant au déplacement du piston. Il est évident qu'un déplacement supplémentaire décrit vers le haut par le plongeur 88 sous l'effet de l'ensemble de solénolde 94 ouvre l'ensemble de soupape pilote 80 et augmente la section de passage définie par la pointe 83 et par le siège associé 84, pour faire agir la pression de fluide sur le piston comme précédemment décrit. Quand le piston 64 a été amené à se déplacer

vers le haut sur une distance suffisante pour ouvrir complè-

tement l'ensemble de soupape d'évent 70 en écartant de son siège 72 l'élément de soupape mobile 68, l'épaulement annulaire 110 prévu sur la partie inférieure du piston 64 bute contre la rondelle 44 fixée au disque de soupape principal 32. Lors de l'aboutement de l'épaulement annulaire

du piston contre la rondelle 44, ainsi que de l'ouver-

ture plus accusée de l'ensemble de soupape pilote 80 et du mouvement ascendant consécutif du piston 64, le disque de soupape principal 32 de l'ensemble de soupape principal

30 se trouve écarté vers le haut de son siège 34.

Du fait de l'état d'ouverture de l'ensemble de soupape principal 30, indiqué le plus clairement sur la figure 2, du fluide provenant de l'orifice d'admission 24 et de l'intérieur 23 de l'enveloppe 12 atteint l'orifice de sortie 26 à travers la section de passage définie par le siège 34 et par la surface 48 du disque de soupape principal 32, les divers passages 60, le collecteur 38 et le trou d'évacuation 36. Le rapport entre la section de passage totale offerte par les passages 60 et la section de passage du trou d'évacuation 36 est tel que la-pression

de fluide régnant dans la chambre 42 augmente proportion-

nellement à la distance séparant le disque de soupape principal 32 de son siège 34. Cette hausse de la pression de fluide régnant dans la chambre 42 apparaît parce que, à mesure que le disque de soupape principal 32 s'écarte de son siège et expose de plus en plus de passages 60 à la pression de fluide d'admission en se déplaçant par rapport à la surface 54, une fraction de plus en -.plus

grande de fluide sous pression d'admission se trouve détour-

nee et, au lieu d'atteindre l'orifice de sortie 26, passe dans la chambre 40, en franchissant l'ensemble de soupape d'évent 70 ouvert, et de la chambre 40 dans la chambre 42. Comme représenté sur la figure 2, les passages 60

sont pleinement exposés à la pression de fluide d'admission.

Cet envoi de fluide d'admission de l'orifice d'admission 24 à la chambre 42 proportionnellement au degré d'ouverture

de l'ensemble de soupape principal 30 assure la stabilisa-

tion de la pression de fluide régnant dans la chambre 42 à une valeur dèterminée par la pression de fluide

d'admission, la pression de fluide de sortie et les gran-

deurs relatives des sections de passage offertes par les

passages 60 et par le trou d'évacuation 36.

La superficie du disque de soupape principal 32 constituée par la superficie intérieure totale du disque

32 diminuée de la section de passage du trou 36 est supé-

rieure à la superficie du petit tronçon du piston 64 dimi-

nuée ds la superficie du siège de surface pilote, au niveau odu raccordement 66, et par conséqueat la pression accrue rsncat dans la chambre 42 qui agit sur le dessous du petit tronçon préfcit du piston 64 et sur la surface interne du disque de soupape principal 32 fournit une composante

de force différentielle agissant à l'encontre de l'ouver-

t're de soupape principale 30. Cette force différentielle

fait aussi en sorte que l'épaulement 110 du tronçon infé-

rieur du piston 64 demeure en butée contre la rondelle 44 et que le disque de soupape principal 32 se déplace

avec le piston 64 comme s'il était fixé à celui-ci.

Quand le solénoîde 94 est mis en action pour déplacer l'ensemble de soupape principal 30 vers une posi-

tion de fermeture totale à partir de la position d'ouver-

ture totale représentée sur la figure 3, le déplacement du plongeur 88 vers le bas amène la pointe 83 de l'ensemble de soupape pilote 80 à se rapprocher du siège associé 84. Cette réduction de la section de passage définie entre la pointe 83 et le siège 84 provoque une hausse de la pression de fluide régnant dans la chambre 76 et cette

pression accrue agissant sur le piston 64 amène celui-

ci et le disque de soupape principal 32 à se déplacer

de haut en bas vers la position de fermeture.

Comme on le voit le mieux en considérant la

figure 2, lors d'une réduction du courant électrique appli-

qué à l'ensemble de solénoúde à action proportionnelle 94, le plongeur 88 se déplace vers le bas, entraînant ainsi le tronçon élargi 86 et la pointe 83 de l'ensemble de soupape pilote 80 vers la position de fermeture. La section de passage entre la pointe 83 et le siège 84 étant réduite, une hausse de pression de fluide apparaît dans la chambre 76 et amène le piston 64 et le disque de soupape principal 32 à se déplacer aussi de haut en bas vers la position de fermeture par effet d'asservissement. Lorsque le disque de soupape principal 32 de l'ensemble de soupape principal 30 se déplace vers la position de fermeture et que les passages radiaux 60 commencent à s'engager sur le siège 34 pour définir -l'étroit espace annulaire 58 entre la surface 50 et le siège 34, la perte de charge apparaissant dans cette zone étranglée fait baisser la pression du fluide arrivant dans les passages 60. Cette baisse de pression de fluide provoque une baisse de la pression régnant dans la chambre 42 du disque de soupape principal 32. Cette baisse de la presssion de fluide régnant

dans la chambre 42 agit en opposition au mouvement descen-

Ju 6 7 61 dant du disque de soupape principal 32 pour stabiliser la position de ce dernier. Donc, pour rapprocher le disque de soupape principal 32 de la position de fermeture, il faut déplacer encore l'ensemble de soupape pilote 80vers la position de fermeture pour élever encore la pression de fluide régnant dans la chambre 76 et provoquer par là un nouveau mouvement descendant du piston 64 et du

disque de soupape principal 32. Ceci provoque, comme précé-

demment indiqué, un plus grand étranglement au niveau de l'espace annulaire 58 et une baisse de la pression de fluide régnant dans la chambre 42. Quand le disque de soupape principal 32 rencontre son siège 34, la pression de fluide régnant dans la chambre 42 est ramenée à celle

régnant à l'orifice de sortie 26. Etant donné que la super-

ficie interne du disque de soupape principal 32 exposée au fluide présent dans la chambre 42 est égale ou légèrement

inférieure à la superficie que ce disque présente au-

delà du siège 34, la pression de fluide différentielle agissant sur le disque de soupape principal 32, augmentée de la force du ressort 62, maintient le disque de soupape principal 32 légèrement appliqué contre le siège 34. A ce moment, la soupape d'évent 70 est encore en position d'ouverture.

A ce stade de fonctionnement, la suite du mouve-

ment de fermeture de l'ensemble de soupape pilote 80 ame-

nant la pointe 83 en contact étanche avec le siège 84 provoque la continuation du mouvement descendant du piston

64 et la fermeture de l'ensemble de soupape d'évent 70.

L'écoulement de fluide à travers l'ensemble de soupape pilote 80, l'ensemble de soupape d'évent 70 et l'ensemble de soupape principal 30 étant interrompu, la pression de fluide régnant dans la chambre 42 et dans la chambre 76 augmente jusqu'à atteindre la pression de fluide d'admission. La différence entre, d'une part, la pression de fluide d'admission agissant dans les chambres 42 et 76 sur les aires du tronçon élargi 86 du plongeur 88 et sur le disque de soupape principal 32 et, d'autre part, la pression de fluide de sortie agissant sur le disque de soupape principal 32 et sur l'extrémité de l'élément mobile 68 de l'ensemble de soupape d'évent 70 constitue une pression différentielle qui maintient les ensembles de soupape 30, 70 et 80 en position de fermeture. En résumé, chaque fois que la pointe 83 du tronçon élargi 86 de l'ensemble de soupape pilote 80 est déplacée par l'ensemble de solénoïde à actionproportionnelle 94, ou par un autre mécanisme de manoeuvre approprié, jusqu'à une position nouvelle, le piston 64 et, par conséquent, le disque de soupape principal 32 prennent aussi, par effet d'asservissement, une position nouvelle. Lors de tout déplacement du disque de soupape principal 32 au voisinage de la position de fermeture o la pression de fluide d'admission est atténuée par l'espace annulaire 58, la pression de fluide régnant dans la chambre 42 se modifie pour contrecarrer le déplacement du disque de soupape principal 32. Cette force antagoniste exerce un effet stabilisateur accusé sur le disque de soupape 32 et évite ainsi le cliquetis ou flottement du disque qui

est un problème courant, notamment quand le fluide à comman-

der est du gaz ou de la vapeur.

Il semble maintenant clair que la présente inven-

tion propose un ensemble de soupape de modulation pilotée à commande par pression de nature à assurer la stabilité de fonctionnement de la soupape principale en position d'ouverture et supprimer le cliquetis et le tremblement

du disque. Il s'agit d'une soupape de commande particu-

lièrement indiquée pour la commande de fluides gazeux.

La description détaillée donnée à titre d'exemple

est bien entendu dépourvue de tout caractère limitatif et l'on pourra adopter diverses variantes sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, on peut disposer les orifices d'admission et de sortie en ligne axialement et décaler en Y l'axe de l'ensemble de soupape principal

au lieu d'adopter la disposition représentée sur les dessins.

Claims

REVENDICATIONS

1. Soupape de modulation pilotée caractérisée en ce qu'elle comprend: (a) une enveloppe (12) -présentant un orifice d'admission (24) communiquant avec une source de fluide sous pression et un orifice de sortie (26) communiquant avec un endroit sous une pression de fluide inférieure à celle régnant à l'orifice d'admission; b) un ensemble de soupape principal (30) composé d'un disque principal mobile (32) et d'un siège de soupape principal (34) prévus dans l'enveloppe (12) pour commander l'écoulement de fluide de l'orifice d'admission (24) à l'orifice de sortie (26) c) le disque mobile principal (32) et l'enveloppe (12) définissant une première chambre (42) d) le disque principal (32) présentant un trou d'évacuation (36) pour la mise de ladite première chambre (42) en communication avec l'orifice de sortie (26)

e) un piston (64) monté dans l'ensemble de sou-

pape principal (30) et dans l'enveloppe (12) pour se dépla-

cer à va-et-vient par rapport au disque mobile principal

(32) et à l'enveloppe (12) et définissant avec celle-

ci une seconde chambre (76) f) un ensemble de soupape d'évent (70) composé d'un premier élément de soupape mobile (68) porté par ledit piston (64) et d'un premier siège de soupape (72) destiné. à commander!'écoulement de fluide arrivant dans ladite première chambre (42) et s'en échappant g) un passage de purge (74) ménagé dans ledit piston (64) pour faire communiquer ledit trou d'évacuation

(36) avec la seconde chambre (76) -

h) un ensemble de soupape pilote (80) composé d'un second élément de soupape mobile (82) et d'un second siège de soupape (84) destiné à commander l'écoulement de fluide s'échappant de la seconde chambre à travers le passage de purge et le trou d'évacuation i) un moyen de manoeuvre (94) relié au second élément de soupape mobile pour le déplacer sélectivement entre sa position de contact avec le siège associé et une position d'ouverture maximale écartée du siège associé; et j) des moyens de canalisation étranglés (60) coopérant avec l'ensemble de soupape principal pour établir

une section de passage variable faisant communiquer l'ori-

fice d'admission (24) avec la première chambre (42) dans -une mesure directement proportionnelle à la distance du disque mobile principal (32) au siège de soupape associé (34) pour faire varier par là la pression de fluide régnant

dans la première chambre afin d'engendrer des forces agis-

sant sur le disque mobile principal à contresens du dépla-

cement de ce disque.

2. Dispositif selon la revendication 1, carac-

térisé en ce qu'un manchon (22) est fixé dans l'enveloppe (12) pour coopérer avec le disque mobile principal (32) et avec le piston (64) afin de supporter chacun de ces

éléments dans leurs déplacements respectifs.

3. Dispositif selon la revendication 1, carac-

térisé en ce qu'un moyen de sollicitation élastique (90) est prévu pour pousser le second élément de soupape mobile (82) de la soupape pilote vers le second siège de soupape

(84) associé.

4. Dispositif selon la revendication 3, carac-

térisé en ce que ledit moyen de sollicitation élastique

est un ressort.

5. Dispositif selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que le trou d'évacuation (36) est situé sur l'axe du disque mobile principal (32) et en ce que lesdits moyens de canalisation étranglés (60) sont une série de passages radiaux allant de la surface périphérique du

disque moible principal audit trou d'évacuation.

6. Dispositif selon la revendication 5, carac-

térisé en ce que lesdits passages radiaux sont situés

sur le côté d'aval du siège de soupape principal (34).

7. Dispositif selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que ledit piston (64) et ledit premier élément

de soupape mobile (32) sont réalisés d'un seul tenant.

8. Dispositif selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que ledit piston (64) présente deux gradins.

9. Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les orifices d'admission (24) et de sortie (26) sont disposés en sorte que leurs axes fassent un angle l'un avec l'autre et en ce que l'ensemble de soupape principal (30), l'ensemble de soupape d'évent (70) et l'ensemble de soupape pilote (80) sont disposés coaxialement

à l'orifice de sortie.

10. Dispositif selon ia revendication 1, carac-

térisé en ce que le piston (64) et le disque mobile prin-

cipal (32) sont conçus et agencés de façon qu'il existe

entre eux une possibilité de mouvement relatif limité.

11. Dispositif selon la revendication 1 carac-

térisé en ce qu'un moyen de sollicitation élastique (62) est prévu pour pousser le disque mobile principal (32) de l'ensemble de soupape principal dans une direction

du siège de soupape principal associé (34).

12. Dispositif selon la revendication 11, carac-

térisé en ce que ledit moyen de sollicitation élastique

est un ressort (62) disposé dans la première chambre (42).

13. Soupape de modulation pilotée à commande par pression comprenant une enveloppe (12) présentant

des orifices d'admission (24) et de sortie (26), un ensem-

ble de soupape principal (30) prévu dans l'enveloppe (12)

pour commander l'écoulement de fluide de l'orifice d'admis-

sion à l'orifice de sortie et définissant avec l'enveloppe une première chambre (42) dont la grandeur volumétrique varie au cours du déplacement de l'ensemble de soupape principal entre les positions d'ouverture totale et de fermeture totale, un piston à commande par pression (64) étant disposé dans l'enveloppe et définissant avec elle une seconde chambre (76) ,un passage de purge (74) ménagé dans le piston pour faire communiquer la seconde chambre avec l'orifice de sortie, un ensemble de soupape pilote (80) destiné à commander l'écoulement de fluide à travers ledit passage de purge et un moyen (96) de manoeuvre sélective de l'ensemble de soupape pilote, caractérisée en ce qu'elle comprend: a) un trou d'évacuation (36) ménagé dans l'ensem- ble de soupape principal pour faire communiquer ledit

passage de purge (74) avec l'orifice de sortie (26).

b) des passages (60) faisant communiquer le trou d'évacuation (36) avec la première chambre (42), c) un ensemble de soupape d'évent (70) comportant un élément de soupape mobile (68) porté par ledit piston et disposé en sorte de commander l'écoulement de fluide entre la première chambre (42) et le trou d'évacuation (36); et d) des moyens de canalisation étranglés (60) coopérant avec l'ensemble de soupape principal pour établir

une section de passage variable faisant communiquer l'ori-

fice d'admission avec le trou d'évacuation et la première chambre quand l'ensemble de soupape d'évent et l'ensemble de soupape principal sont en position d'ouverture, ladite section de passage variant en proportion directe du degré d'ouverture de l'ensemble de soupape principal pour faire varier par là la pression de fluide régnant dans la première chambre (42) et engendrer des forces agissant à contresens

du déplacement de l'ensemble de soupape principal.

14. Dispositif selon la revendication 13, carac-

térisé en ce que l'ensemble de soupape principal comprend un disque de soupape mobile (32) et un sigèe (34) ménagé

dans l'enveloppe (12) et en ce que lesdits moyens de cana-

lisation étranglés comportent une série de passages (60) s'étendant radialement de la surface périphérique extérieure

du disque de soupape jusqu'au trou d'évacuation.

15. Dispositif selon la revendication 14, carac-

térisé en ce que les passages de ladite série sont situés au niveau de la surface périphérique près du siège de

soupape (34).