FR2740848A1 - Electrovanne de regulation et de securite - Google Patents

Abstract

L'électrovanne comprend, disposés de préférence suivant un même axe central (1), un premier corps terminal (3) avec une entrée de fluide (15), une pièce intermédiaire (7) traversée par un canal central (8), et un second corps terminal (5) avec une sortie de fluide (19). Dans le canal (8) sont montés coulissants deux noyaux mobiles magnétiques (23, 24), qui ménagent un passage (28) pour le fluide et sont pourvus de moyens d'obturation (25, 26) coopérant avec des sièges respectifs (18, 22) formés dans les deux corps (3, 5). Au moins une bobine électromagnétique (29) est disposée autour de la pièce intermédiaire (7) pour commander les deux noyaux mobiles (23, 24). Application: circuits de distribution de gaz et de liquides.

Description

La présente invention concerne une électrovanne de régulation et de sécurité.

On connaît des électrovannes à fonction de régulateur de débit d'un fluide liquide ou gazeux, qui sont notamment des électrovannes "cyclées", c'est-à-dire des électrovannes dont le débit de fluide dépend du rapport cyclique temps d'ouverture / temps de fermeture.

Par ailleurs, dans de nombreuses applications industrielles comportant une distribution de fluide liquide ou gazeux, il est aussi fait utilisation d'électrovannes de sécurité.

Lorsque les deux fonctions, à savoir la régulation et la sécurité, doivent être réunies dans un même appareil, on prévoit dans le même circuit de fluide d'une part une électrovanne de régulation, et d'autre part une électrovanne de sécurité ; les deux électrovannes doivent être réunies par un raccord, au niveau duquel peuvent se produire des fuites ce qui va à l'encontre de l'objectif de sécurité. De plus, l'ensemble constitué par la juxtaposition des deux électrovannes est relativement coûteux.

La présente invention vise à éviter ces inconvénients, en fournissant un dispositif unique réunissant une électrovanne de régulation et une électrovanne de sécurité, ou deux électrovannes de régulation procurant elles-mêmes, par leur fonctionnement simultané, une sécurité accrue.

A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet une électrovanne de régulation et de sécurité, qui comprend, disposés de préférence suivant un même axe central, un premier corps terminal pourvu d'une entrée de fluide, un second corps terminal situé à l'opposé du premier et pourvu d'une sortie de fluide, une pièce intermédiaire ou guide raccordant le premier corps au second corps et traversée axialement, de part en part, par un canal central, un premier noyau mobile magnétique monté coulissant et guidé dans le canal central de la pièce intermédiaire en ménageant un passage pour le fluide, l'extrémité du premier noyau mobile tournée vers le premier corps étant pourvue d'un moyen d'obturation, un second noyau mobile magnétique monté coulissant et guidé dans le canal central de la pièce intermédiaire en ménageant un passage pour le fluide, l'extrémité du second noyau mobile tournée vers le second corps étant pourvue d'un autre moyen d'obturation, et au moins une bobine électro-magnétique disposée autour de la pièce intermédiaire.

Selon une première forme de réalisation de cette électrovanne de régulation et de sécurité, celle-ci possède une structure symétrique par rapport à un plan médian perpendiculaire à son axe central, et elle possède une bobine électro-magnétique unique disposée autour de la pièce intermédiaire, la bobine unique commandant les deux noyaux mobiles de façon simultanée et en sens opposés.

Selon une deuxième forme de réalisation de cette électrovanne de régulation et de sécurité, celle-ci possède deux bobines électro-magnétiques disposées autour de la pièce intermédiaire, l'une dans le prolongement de l'autre, avec une première bobine proche du premier corps et commandant le premier noyau mobile, et avec une seconde bobine proche du second corps et commandant le second noyau mobile.

Dans le premier cas, le dispositif comporte, en quelque sorte, deux électrovannes de régulation couplées, identiques l'une à l'autre dans leur structure et leur fonctionnement cyclé, l'ouverture de l'une des électrovannes par déplacement du premier noyau mobile étant simultanée à l'ouverture de l'autre électrovanne par déplacement du second noyau mobile. Chacun des deux noyaux mobiles peut être ici pourvu d'un obturateur, l'obturateur du premier noyau mobile coopérant avec un premier siège fixe formé dans le premier corps, et l'obturateur du second noyau mobile coopérant avec un second siège fixe formé dans le second corps. Le double noyau mobile, associé à un tel double siège, a l'avantage d'apporter une meilleure fiabilité à l'électrovanne, tant sur le plan de la sécurité que sur le plan de la précision du fonctionnement.

Dans le second cas, le dispositif comporte deux électrovannes qui peuvent être fonctionnellement découplées puisque chacune possède sa propre bobine. En particulier, l'une des électrovannes constitue ici une électrovanne de régulation notamment cyclée, tandis que l'autre électrovanne, possédant une bobine distincte, est une électrovanne de sécurité notamment à deux positions, soit une position ouverte et une position fermée. Cette deuxième électrovanne, à fonction différente de la première, peut prendre des formes spécifiques et adaptées à sa fonction ; par exemple, son noyau mobile possède une forme en aiguille coopérant avec un siège fixe formé dans le second corps, ou bien il est prévu une configuration de type cylindre-piston, le piston qui coulisse pour ouvrir ou obturer le passage de fluide étant constitué par le second noyau mobile, ces dispositions améliorant l'étanchéité. L'électrovanne de sécurité n'exécute qu'un nombre de cycles réduit, ce qui permet de conserver sa fiabilité pendant toute la durée de vie de l'ensemble, alors que la vanne de régulation cyclée exécute un très grand nombre de cycles.

Dans tous les cas, l'on obtient un ensemble de deux électrovannes, dans lequel la sécurité est d'autant plus grande qu'il n'y a aucun raccordement entre les deux électrovannes, la pièce intermédiaire dite guide étant un élément ininterrompu, commun aux deux électrovannes. Cette pièce intermédiaire comporte, avantageusement, une partie allongée tubulaire autour de laquelle sont disposées la ou les bobines électro-magnétiques, une première bride d'extrémité appliquée et assemblée contre le premier corps, et une seconde bride d'extrémité, opposée à la première, qui est appliquée et assemblée contre le second corps. I1 en résulte une structure simple, et un mode d'assemblage économique pour l'ensemble.

Dans le cas d'une réalisation à deux bobines, la pièce intermédiaire comporte de préférence, en un point intermédiaire de sa longueur, une collerette de part et d'autre de laquelle prennent place les deux bobines, la première bobine s'étendant entre la collerette et la première bride, tandis que la seconde bobine s'étend entre la collerette et la seconde bride de ladite pièce intermédiaire.

Compte tenu de la configuration de cette pièce intermédiaire, les éléments constitutifs de la ou de chaque bobine, à savoir la carcasse de bobine, les éléments de circuit magnétique et les pièces polaires, sont réalisés en deux demi-pièces opposées, amenées de part et d'autre de la pièce intermédiaire et appliquées l'une contre l'autre, de manière à entourer ladite pièce intermédiaire. Une fois un tel ensemble pré-assemblé, on réalise le bobinage de l'enroulement de la bobine unique, ou de chacune des deux bobines selon le cas, autour de cet ensemble. La pièce intermédiaire ou guide, qui sert de passage au fluide entre le premier corps et le second corps, peut ainsi être de structure monobloc, et non pas divisée en deux parties, ce qui contribue aussi à l'étanchéité.

L'invention sera de toute façon mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples, quelques formes d'exécution de cette électrovanne de régulation et de sécurité
Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une électrovanne conforme à l'invention, selon une première forme de réalisation
Figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une électrovanne conforme à l'invention, selon une deuxième forme de réalisation
Figure 3 est une vue en coupe partielle d'une variante de l'électrovanne de figure 2
Figure 4 est une vue similaire à figure 3, illustrant une autre position dans le cas de cette variante.

La figure 1 montre une électrovanne, dont les éléments sont disposés suivant un axe central 1 qui est aussi l'axe selon lequel s'écoule le fluide.

L'électrovanne possède ici une structure parfaitement symétrique par rapport à un plan médian 2 perpendiculaire à l'axe 1. Elle comporte un premier corps terminal 3 situé du côté de l'entrée du fluide symbolisée par une flèche 4, et un second corps terminal 5 symétrique du premier, et situé du côté de la sortie du fluide symbolisée par une flèche 6. Entre les deux corps terminaux 3 et 5 s'étend une pièce intermédiaire dite guide 7, qui est traversée axialement, sur toute sa longueur, par un canal central 8.

Le guide 7 possède, à une extrémité, une première bride 9 qui est appliquée contre le premier corps 3, et fixée à ce corps 3 au moyen de vis 10, avec interposition d'un joint d'étanchéité annulaire 11. De manière symétrique, le même guide 7 possède, à son autre extrémité, une seconde bride 12 qui est appliquée contre le second corps 5, et fixée à ce corps 5 au moyen de vis 13, avec interposition d'un joint d'étanchéité annulaire 14. Ce guide 7 est réalisé en une matière non magnétique, telle qu'aluminium, laiton ou matière synthétique.

Le premier corps 3 comporte un orifice d'entrée du fluide 15, situé à l'extrémité correspondante de l'électrovanne, et relié par un conduit central 16 à une chambre intérieure 17, ménagée entre ce corps 3 et la première bride 9 du guide 7. Le débouché du conduit 16 dans la chambre 17 forme un premier siège annulaire 18.
D'une manière symétrique, le second corps 5 comporte un orifice de sortie du fluide 19, situé à l'extrémité correspondante de l'électrovanne, et relié par un conduit central 20 à une chambre intérieure 21, ménagée entre ce corps 5 et la seconde bride 12 du guide 7. Le débouché du conduit 20 dans la chambre 21 forme un second siège annulaire 22.

A l'intérieur du canal central 8 du guide 7 sont montés coulissants en direction axiale deux noyaux mobiles magnétiques, respectivement 23 et 24, de forme allongée.

Le premier noyau mobile 23 possède une extrémité située dans la chambre 17 et portant un clapet 25 en matière élastique, prévu pour coopérer avec le premier siège annulaire 18. De façon symétrique, le second noyau mobile 24 possède une extrémité située dans la chambre 21 et portant un clapet 26 en matière élastique, prévu pour coopérer avec le second siège annulaire 22.

Les autres extrémités respectives des deux noyaux mobiles 23 et 24 sont situées, l'une en regard de l'autre, à l'intérieur du canal central 8 du guide 7. Un ressort de rappel unique 27 est monté et comprimé entre ces extrémités en regard.

Les sections des deux noyaux mobiles 23 et 24 sont choisies de manière à ménager, entre ces noyaux mobiles 23 et 24 et la paroi du canal central 8 du guide 7, un passage de section annulaire 28 autorisant (en position ouverte de l'électrovanne) la circulation du fluide depuis la chambre 17 du premier corps 3 jusqu'à la chambre 21 du second corps 5.

Autour du guide 7, plus particulièrement autour de la partie tubulaire allongée de celui-ci qui s'étend entre les deux brides 9 et 12, est formée une bobine électromagnétique 29 unique, commune aux deux noyaux mobiles 23 et 24. La bobine 29 possède un enroulement électrique 30, disposé autour d'une carcasse de bobine 31. Sous la carcasse 31 est placé un premier élément de circuit magnétique 32, en forme de douille, prolongé par une pièce polaire annulaire 33 appliquée contre la première bride 9, et située en correspondance avec une extrémité de l'enroulement 30. Sous la carcasse 31 est aussi placé, symétriquement, un second élément de circuit magnétique 34, en forme de douille, prolongé par une autre pièce polaire annulaire 35 appliquée contre la seconde bride 12, et située en correspondance avec l'autre extrémité de l'enroulement 30.

Pour permettre le montage de la bobine 29 autour d'un guide 7 réalisé d'une seule pièce avec ses deux brides 9 et 12, les composants de cette bobine 29 que sont la carcasse 31, les éléments de circuit magnétique 32 et 34, et les pièces polaires 33 et 35, sont réalisés chacun en deux demi-pièces opposées, amenées de part et d'autre du guide 7 et appliquées l'une contre l'autre, de manière à entourer le guide 7. Cette réalisation en deux demipièces est illustrée sur le dessin par les hachures de sens différent, de part et d'autre de l'axe central 1.

Lorsque l'enroulement électrique 30 de la bobine 29 n'est pas sous tension, les deux noyaux mobiles 23 et 24 ne sont pas attirés magnétiquement et se trouvent repoussés, l'un par rapport à l'autre, par le ressort de rappel 27. Le clapet 25 porté par le premier noyau mobile 23 est alors appliqué contre le premier siège 18, tandis que l'autre clapet 26, porté par le second noyau mobile 24, est appliqué contre le second siège 22.

Lorsque l'enroulement 30 de la bobine 29 est alimenté, les deux noyaux mobiles 23 et 24 sont attirés magnétiquement et se rapprochent l'un de l'autre, à l'encontre de l'action du ressort de rappel 27. Le clapet 25 du premier noyau mobile 23 se sépare alors du premier siège 18 ; simultanément, le clapet 26 du second noyau mobile 24 se sépare du second siège 22. Un seul ressort de rappel 27 est ici suffisant, car les courses d'ouverture des deux noyaux mobiles 23 et 24 sont limitées par la butée des deux clapets 25 et 26 contre les extrémités correspondantes du guide 7. En position d'ouverture, le fluide admis par l'orifice d'entrée 15, d'un côté de l'électrovanne, peut s'écouler jusqu'à l'orifice de sortie 19, sur le côté opposé, en parcourant successivement : le conduit 16 et la chambre 17 du premier corps 3, le passage de section annulaire 28 du canal central 8 du guide 7, la chambre 21 et le conduit 20 du second corps 5.

L'électrovanne peut être cyclée, à une fréquence déterminée et suivant un certain rapport cyclique, afin de réguler précisément le débit du fluide qui la traverse comme on vient de le décrire. Le double clapet 25,26 associé au double siège 18,22 apporte une meilleure fiabilité à cette électrovanne, tant du point de vue de la sécurité que de celui de la précision.

La figure 2, sur laquelle les éléments correspondant à ceux de la figure 1 sont désignés par les mêmes repères, représente une électrovanne dans laquelle le guide 7 est entouré par deux bobines distinctes 29a et 29b, associées respectivement aux deux noyaux mobiles magnétiques 23 et 24 ; chaque noyau mobile 23,24 possède ici son propre ressort de rappel, respectivement 27a,27b.

Le guide 7 est pourvu, en un point intermédiaire de sa longueur, d'une collerette 36. La première bobine 29a, associée au noyau mobile 23, s'étend entre la première bride 9 du guide 7 et sa collerette 36. Cette première bobine 29a possède un enroulement électrique 30a, une carcasse 31a, deux éléments de circuit magnétique 32a,34a et deux pièces polaires 33a,35a, ces dernières étant appliquées respectivement contre la première bride 9 et contre la collerette 36. D'une manière analogue, la seconde bobine 29b, associée au noyau mobile 24, s'étend entre la collerette 36 du guide 7 et sa seconde bride 12.

Cette seconde bobine 29b possède un enroulement électrique 30b, une carcasse 31b, deux éléments de circuit magnétique 32b,34b et deux pièces polaires 33b,35b, ces dernières étant appliquées respectivement contre la collerette 36 et contre la seconde bride 12.

Les carcasses de bobines 31a et 31b, les éléments de circuits magnétiques 32a,32b,34a et 34b, et les pièces polaires 33a,33b,35a et 35b, sont tous réalisés en deux demi-pièces opposées, amenées de part et d'autre du guide 7 et appliquées l'une contre l'autre, de manière à entourer ce guide 7.

L'ensemble formé par le premier siège 18, le premier noyau mobile 23 avec clapet 25, et la première bobine 29a constitue une première électrovanne, ayant une fonction de régulation du débit de fluide admis par l'orifice d'entrée 15. Il s'agit en particulier d'une électrovanne cyclée.

L'ensemble formé par le second siège 22, le second noyau mobile 24 et la seconde bobine 29b constitue une seconde électrovanne, ayant une fonction de sécurité. Il s'agit plus particulièrement d'une électrovanne à deux positions (ouverte et fermée), afin de limiter le nombre de cycles et d'assurer ainsi une fiabilité élevée pendant la durée de vie du produit. Dans cette seconde électrovanne, le clapet du noyau mobile 24 peut être supprimé, et être remplacé par une conformation en aiguille 37 de l'extrémité du noyau mobile 24 qui coopère avec le siège annulaire 22.

Les figures 3 et 4 représentent partiellement une autre électrovanne, constituant une variante de la précédente en ce qui concerne le système d'obturation dans la partie formant électrovanne de sécurité. L'extrémité du noyau mobile 24 est ici montée coulissante, à la manière d'un piston, dans une partie cylindrique 38 du corps terminal 5. Autour du noyau mobile 24, dans une gorge annulaire, est monté un joint torique 39. Un conduit radial 40 relie la partie cylindrique 38 à l'orifice de sortie du fluide 19, ici disposée latéralement. Dans la position du noyau mobile 24 représentée sur la figure 3, le passage de section annulaire 28 ne communique pas avec le conduit radial 40, ce qui interdit la sortie du fluide.

Dans l'autre position du noyau mobile 24, représentée sur la figure 4, le passage de section annulaire 28 communique au contraire avec le conduit radial 40, compte tenu de la position du joint 39, ce qui autorise la sortie du fluide.

Des électrovannes de régulation et de sécurité, telles que précédemment décrites, sont utilisables dans le domaine des appareils électroménagers et plus généralement dans l'industrie, sur des circuits de distribution d'air ou d'un autre gaz, ou des circuits de distribution d'un liquide, dont le débit doit être régulé.

Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cette électrovanne de régulation et de sécurité qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe, et en particulier toutes les variantes concernant la réalisation des moyens d'obturation associés respectivement aux deux noyaux mobiles. Ainsi le ou chaque clapet peut notamment être monté sur rotule, afin d'améliorer sa position d'appui sur le siège correspondant et d'améliorer l'étanchéité. Dans le même ordre d'idées, le passage de fluide au niveau des noyaux mobiles est réalisable par un jeu radial, ou par une fente ou des stries ménagées dans ces noyaux mobiles, ou encore par le choix d'une section polygonale pour lesdits noyaux mobiles. Enfin, bien que la disposition des éléments constitutifs de l'électrovanne suivant un seul et même axe soit préférentielle, il est envisageable, dans le cas d'une réalisation à deux bobines, de disposer les bobines suivant deux axes différents parallèles entre eux ou formant un angle, les deux corps terminaux étant éventuellement regroupés sous la forme d'une seule pièce.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Electrovanne de régulation et de sécurité, caractérisée en ce qu'elle comprend, disposés de préférence suivant un même axe central (1), un premier corps terminal (3) pourvu d'une entrée de fluide (15), un second corps terminal (5) situé à l'opposé du premier et pourvu d'une sortie de fluide (19), une pièce intermédiaire ou guide (7) raccordant le premier corps (3) au second corps (5) et traversée axialement, de part en part, par un canal central (8), un premier noyau mobile magnétique (23) monté coulissant et guidé dans le canal central (8) de la pièce intermédiaire (7) en ménageant un passage (28) pour le fluide, l'extrémité du premier noyau mobile (23) tournée vers le premier corps (3) étant pourvue d'un moyen d'obturation (25), un second noyau mobile magnétique (24) monté coulissant et guidé dans le canal central (8) de la pièce intermédiaire (7) en ménageant un passage (28) pour le fluide, l'extrémité du second noyau mobile (24) tournée vers le second corps (5) étant pourvue d'un autre moyen d'obturation (26 ; 37 ; 39), et au moins une bobine électro-magnétique (29 ; 29a,29b) disposée autour de la pièce intermédiaire (7).

2. Electrovanne de régulation et de sécurité selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle possède une structure symétrique par rapport à un plan médian (2) perpendiculaire à son axe central (1), et en ce qu'elle possède une bobine électro-magnétique unique (29) disposée autour de la pièce intermédiaire (7), la bobine unique (29) commandant les deux noyaux mobiles (23,24) de façon simultanée et en sens opposés.

3. Electrovanne de régulation et de sécurité selon la revendication 2, caractérisée en ce que chacun des deux noyaux mobiles (23,24) est pourvu d'un obturateur (25,26), l'obturateur (25) du premier noyau mobile (23) coopérant avec un premier siège fixe (18) formé dans le premier corps (3), et l'obturateur (26) du second noyau mobile (24) coopérant avec un second siège fixe (22) formé dans le second corps (5).

4. Electrovanne de régulation et de sécurité selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce qu'un ressort de rappel unique (27) est monté et comprimé entre les extrémités des deux noyaux mobiles (23,24) situées l'une en regard de l'autre, à l'intérieur du canal central (8) du guide (7).

5. Electrovanne de régulation et de sécurité selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle possède deux bobines électro-magnétiques (29a,29b) disposées autour de la pièce intermédiaire (7), l'une dans le prolongement de l'autre, avec une première bobine (29a) proche du premier corps (3) et commandant le premier noyau mobile (23), et avec une seconde bobine (29b) proche du second corps (5) et commandant le second noyau mobile (24).

6. Electrovanne de régulation et de sécurité selon la revendication 5, caractérisée en ce que la première bobine (29a) forme, avec le premier noyau mobile (23), une électrovanne de régulation, notamment cyclée, tandis que la seconde bobine (29b) forme, avec le second noyau mobile (24), une électrovanne de sécurité notamment à deux positions, soit une position ouverte et une position fermée.

7. Electrovanne de régulation et de sécurité selon la revendication 6, caractérisée en ce que le second noyau mobile (24) possède une forme en aiguille (37).

8. Electrovanne de régulation et de sécurité selon la revendication 6, caractérisée en ce que le second noyau mobile (24) constitue le piston d'une configuration piston (24) - cylindre (38), dans laquelle le piston coulisse pour ouvrir ou obturer le passage de fluide.

9. Electrovanne de régulation et de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la pièce intermédiaire ou guide (7) comporte une partie allongée tubulaire autour de laquelle sont disposées la ou les bobines électro-magnétiques (29 ; 29a,29b), une première bride d'extrémité (9) appliquée et assemblée contre le premier corps (3), et une seconde bride d'extrémité (12), opposée à la première, qui est appliquée et assemblée contre le second corps (5).

10. Electrovanne de régulation et de sécurité selon l'ensemble des revendications 5 et 9, caractérisée en ce que la pièce intermédiaire (7) comporte, en un point intermédiaire de sa longueur, une collerette (36) de part et d'autre de laquelle prennent place les deux bobines (29a,29b), la première bobine (29a) s'étendant entre la collerette (26) et la première bride (9), tandis que la seconde bobine (29b) s'étend entre la collerette (36) et la seconde bride (12) de la pièce intermédiaire (7).

11. Electrovanne de régulation et de sécurité selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce que les éléments constitutifs de chaque bobine (29 ; 29a,29b), à savoir la carcasse de bobine (31 ; 31a,31b), les éléments de circuit magnétique (32,34 ; 32a,32b,34a,34b) et les pièces polaires (33,35 ; 33a,33b,35a,35b), sont réalisés en deux demi-pièces opposées, amenées de part et d'autre de la pièce intermédiaire (7) et appliquées l'une contre l'autre, de manière à entourer ladite pièce intermédiaire (7).