FR2756900A1

FR2756900A1 - VALVE DISTRIBUTOR

Info

Publication number: FR2756900A1
Application number: FR9714995A
Authority: FR
Inventors: Brian John Cottrell
Original assignee: Appliance Components Ltd
Current assignee: Schneider Electric Controls UK Ltd
Priority date: 1996-12-10
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 1998-06-12
Anticipated expiration: 2003-11-28
Also published as: GB9625628D0; FR2756900B3; DE29722208U1; GB2320311A

Abstract

Cette vanne distributrice (10) permet de commander l'écoulement d'un fluide au choix suivant un premier trajet allant d'une entrée (2) à une sortie commune (4), ou suivant un second trajet allant d'une entrée (6) à la sortie commune (4). Le trajet d'écoulement à travers la vanne (10) est déterminé par la position d'un organe obturateur (8) qui est monté sur une tige allongée (12) et qui est mobile de façon à fermer sélectivement un premier siège (14) ou un second siège (16) de la vanne. A son extrémité supérieure, la tige (12) est accouplée à un actionneur (24), qui est constitué par un solénoïde à double effet comportant des première et seconde bobines agencées de part et d'autre d'un aimant permanent annulaire. Un noyau plongeur en une matière magnétique s'étend axialement par rapport à l'aimant permanent et aux deux bobines. En fonctionnement, les deux bobines sont excitées de manière à magnétiser le noyau plongeur de telle sorte qu'il soit attiré vers ou repoussé à l'écart de l'aimant permanent. Le mouvement du noyau plongeur déplace l'organe obturateur (8) de façon à fermer respectivement l'un des sièges (14 et 16) de la vanne.This distributor valve (10) makes it possible to control the flow of a fluid of your choice along a first path going from an inlet (2) to a common outlet (4), or along a second path going from an inlet (6 ) at the common outlet (4). The flow path through the valve (10) is determined by the position of a shutter member (8) which is mounted on an elongated rod (12) and which is movable to selectively close a first seat (14) or a second seat (16) of the valve. At its upper end, the rod (12) is coupled to an actuator (24), which consists of a double-acting solenoid comprising first and second coils arranged on either side of an annular permanent magnet. A plunger core of a magnetic material extends axially with respect to the permanent magnet and to the two coils. In operation, both coils are energized to magnetize the plunger core such that it is attracted to or pushed away from the permanent magnet. The movement of the plunger core moves the shutter member (8) so as to respectively close one of the seats (14 and 16) of the valve.

Description

La présente invention concerne une vanne distributrice.The present invention relates to a dispensing valve.

Les vannes distributrices commandent deux trajets de fluide. Par exemple, des vannes distributrices ont été traditionnellement utilisées dans des systèmes de chauffage central pour distribuer ou diriger l'eau chaude provenant de la chaudière soit vers le réseau d'eau chaude domestique, The distributing valves control two fluid paths. For example, distribution valves have traditionally been used in central heating systems to distribute or direct hot water from the boiler either to the domestic hot water network,

soit vers le réseau de radiateurs, en fonction de la demande. either to the radiator network, depending on demand.

De telles vannes distributrices sont utilisées de plus en plus dans la chaudière, en particulier dans les chaudières mixtes. Cela a imposé de nouvelles contraintes à la vanne, en particulier en ce qui concerne son Such distribution valves are used more and more in the boiler, in particular in combination boilers. This imposed new constraints on the valve, particularly with regard to its

o coût, ses besoins en puissance et son temps de réponse. o cost, its power requirements and its response time.

A présent, les vannes distributrices sont généralement du type à ressort de rappel. Avec une telle conception, I'actionneur de la vanne doit vaincre la force d'un ressort et fournir la pression nécessaire pour fermer l'un des orifices de la vanne. Lorsque l'actionneur est désexcité, le ressort ramène l'organe obturateur de la vanne jusqu'à l'autre orifice de celle-ci et fournit la pression nécessaire pour fermer cet autre orifice. Dans de nombreux modèles de vanne à ressort de rappel, il y a lieu de fournir du courant de manière continue afin d'agir contre la force du ressort et de maintenir l'obturateur de la vanne en place contre l'un des orifices de la Now, the distributing valves are generally of the return spring type. With such a design, the valve actuator must overcome the force of a spring and provide the pressure necessary to close one of the valve ports. When the actuator is de-energized, the spring brings the valve shutter member to the other orifice of the latter and provides the pressure necessary to close this other orifice. In many models of return spring valve, it is necessary to supply current continuously in order to act against the force of the spring and to hold the valve shutter in place against one of the orifices of the

vanne.valve.

La présente invention a pour but de fournir une nouvelle vanne The object of the present invention is to provide a new valve

distributrice, qui réduit les problèmes posés par les vannes connues. distributor, which reduces the problems posed by known valves.

Conformément à la présente invention, il est fourni une vanne distributrice qui possède un organe obturateur pouvant être déplacé pour fermer un orifice sélectionné parmi deux orifices, et un actionneur bistable à verrouillage magnétique, qui est agencé pour déplacer l'organe obturateur entre les deux orifices, vanne dans laquelle ledit actionneur est agencé pour effectuer un verrouillage magnétique dans chacune des deux positions extrêmes, dans chacune desquelles l'organe obturateur ferme According to the present invention, there is provided a dispensing valve which has a shutter member which can be moved to close an orifice selected from two orifices, and a bistable actuator with magnetic lock, which is arranged to move the shutter member between the two orifices , valve in which said actuator is arranged to carry out a magnetic locking in each of the two extreme positions, in each of which the shutter member closes

respectivement l'un des orifices.respectively one of the orifices.

Dans un mode de réalisation d'une vanne distributrice selon l'invention, I'actionneur est agencé pour se verrouiller magnétiquement dans chacune de ses deux positions extrêmes. Ceci signifie que la force nécessaire pour fermer chaque orifice est fournie par des forces magnétiques, de sorte qu'aucun courant n'a besoin d'être fourni à l'actionneur pour le maintenir dans l'une ou l'autre de ses positions extrêmes. En outre, comme l'actionneur est agencé pour déplacer l'organe obturateur entre les deux orifices, aucun ressort n'est nécessaire et une fermeture parfaitement étanche peut être obtenue au niveau de chaque orifice. Dans un mode préféré de réalisation, I'actionneur comprend un solénoïde à verrouillage magnétique, agencé pour déplacer une longue tige de commande dans chacune de ses deux directions longitudinales opposées, le mouvement de la tige de commande étant agencé pour In one embodiment of a dispensing valve according to the invention, the actuator is arranged to lock magnetically in each of its two extreme positions. This means that the force necessary to close each orifice is supplied by magnetic forces, so that no current needs to be supplied to the actuator to keep it in either of its extreme positions . In addition, as the actuator is arranged to move the shutter member between the two orifices, no spring is necessary and a perfectly sealed closure can be obtained at each orifice. In a preferred embodiment, the actuator comprises a solenoid with magnetic locking, arranged to move a long control rod in each of its two opposite longitudinal directions, the movement of the control rod being arranged to

déplacer l'organe obturateur de la vanne. move the shutter member of the valve.

Par exemple, la tige de commande peut être reliée à l'organe obturateur. A titre de variante, la tige de commande peut être couplée à un For example, the control rod can be connected to the shutter member. Alternatively, the control rod can be coupled to a

support de l'organe obturateur.support of the shutter member.

Dans un mode préféré de réalisation, les deux orifices de la vanne sont alignés et le support de l'organe obturateur comprend une tige allongée de support, qui porte l'organe obturateur et qui s'étend à travers chacun des deux orifices de la vanne. Ainsi, un mouvement de la tige de support dans son sens longitudinal déplace l'organe obturateur entre les In a preferred embodiment, the two ports of the valve are aligned and the support of the valve member comprises an elongated support rod, which carries the valve member and which extends through each of the two ports of the valve. . Thus, a movement of the support rod in its longitudinal direction moves the shutter member between the

deux orifices.two holes.

Dans un mode préféré de réalisation, le solénoïde comprend deux bobines entre lesquelles est disposé un aimant permanent annulaire, et un noyau plongeur en une matière magnétique, qui s'étend coaxialement au deux bobines et à l'aimant permanent, de telle façon que l'envoi d'un courant continu dans l'une des bobines ou dans les deux bobines ait pour effet de déplacer le noyau plongeur. Ce mouvement du noyau plongeur In a preferred embodiment, the solenoid comprises two coils between which is disposed an annular permanent magnet, and a plunger core made of a magnetic material, which extends coaxially to the two coils and to the permanent magnet, so that the Sending a direct current in one of the coils or in both coils has the effect of moving the plunger core. This movement of the plunger

assure l'entraînement de la tige allongée de commande. drives the elongated control rod.

Dans un mode de réalisation, les bobines sont connectées de façon à être excitées de manière indépendante par un courant continu de même polarité. Dans un autre mode de réalisation, les bobines sont connectées de manière à être excitées simultanément, mais la polarité du courant continu appliqué est modifiée en fonction de la position requise pour In one embodiment, the coils are connected so as to be excited independently by a direct current of the same polarity. In another embodiment, the coils are connected so as to be excited simultaneously, but the polarity of the direct current applied is modified according to the position required for

l'organe obturateur.the shutter member.

Des modes de réalisation de la présente invention vont être décrits ciaprès, à titre d'exemple, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 montre une vanne distributrice conforme à la présente invention, le corps de la vanne étant montré en coupe, la figure 2 montre un actionneur de la vanne de la figure 1, et les figures 3a et 3b illustrent deux modes possibles de branchement électrique et les tensions électriques appliquées, pour Embodiments of the present invention will be described below, by way of example, with reference to the accompanying drawings in which: Figure 1 shows a dispensing valve according to the present invention, the valve body being shown in section , Figure 2 shows an actuator of the valve of Figure 1, and Figures 3a and 3b illustrate two possible modes of electrical connection and the electrical voltages applied, for

l'actionneur de la figure 2.the actuator of figure 2.

La figure 1 montre une vanne distributrice 10 destinée à commander l'écoulement d'un fluide suivant l'un ou l'autre de deux trajets de fluide. Le premier trajet de fluide va d'une entrée 2 vers une sortie commune 4 et l'autre trajet de fluide va d'une entrée 6 vers la sortie commune 4. Bien entendu, on notera la vanne distributrice 10 peut, à titre de variante, être utilisée de telle sorte que l'orifice commun 4 serve d'orifice d'entrée, l'écoulement du fluide se faisant alors sélectivement soit vers lI'orifice de sortie 2, soit vers l'orifice de sortie 6. Le trajet d'écoulement à Figure 1 shows a distributor valve 10 for controlling the flow of a fluid along one or the other of two fluid paths. The first fluid path goes from an inlet 2 to a common outlet 4 and the other fluid path goes from an inlet 6 to the common outlet 4. Of course, the dispensing valve 10 can be noted, alternatively , be used in such a way that the common orifice 4 serves as an inlet orifice, the flow of the fluid then taking place selectively either towards the outlet orifice 2, or towards the outlet orifice 6. The path d flow to

travers la vanne 10 est déterminé par la position d'un organe obturateur 8. through the valve 10 is determined by the position of a shutter member 8.

Comme on peut le voir, cet organe obturateur 8 est monté sur une tige allongée 12 et peut être déplacé de manière à fermer sélectivement soit un premier siège de vanne 14, soit un second siège de vanne 16. La tige de support 12 s'étend jusqu'à l'extérieur du corps ou boîtier de la vanne en passant à travers des moyens appropriés d'étanchéité, désignés d'une As can be seen, this shutter member 8 is mounted on an elongated rod 12 and can be moved so as to selectively close either a first valve seat 14 or a second valve seat 16. The support rod 12 extends to the outside of the valve body or housing by passing through suitable sealing means, designated by a

manière générale en 20.generally in 20.

A son extrémité supérieure, la tige de support 12 est couplée, au moyen d'un accouplement 22, à un actionneur 24. Dans le mode de réalisation illustre, cet actionneur 24 est monté sur une équerre de support 26, qui est fixée au corps ou boîtier de la vanne 10. Comme cela est décrit plus bas, I'actionneur 24 est agencé pour déplacer la tige 12 vers le haut ou vers le bas, dans le sens de sa longueur, grâce à quoi l'organe obturateur 8 est amené sélectivement en contact étanche respectivement At its upper end, the support rod 12 is coupled, by means of a coupling 22, to an actuator 24. In the illustrated embodiment, this actuator 24 is mounted on a support bracket 26, which is fixed to the body or valve housing 10. As described below, the actuator 24 is arranged to move the rod 12 up or down, in the direction of its length, whereby the shutter member 8 is brought selectively in sealed contact respectively

avec l'un ou l'autre des sièges de vannes 14 et 16. with either of the valve seats 14 and 16.

Une coupe de l'actionneur 24 est montrée dans la figure 2. Comme W on peut le voir, I'actionneur 24 est un solénoïde à double effet comportant une première bobine 30 et une seconde bobine 32 qui sont disposées de part et d'autre d'un aimant permanent annulaire 34. Un noyau plongeur 36 en une matière magnétique s'étend axialement par rapport à l'aimant permanent 34 et aux deux bobines 30 et 32. Le noyau plongeur 36 est fixé à une tige de commande 38 qui est accouplée à la tige de support 12 de l'organe obturateur au moyen de l'accouplement 22. Les bobines 30 et 32 du solénoïde sont montées à l'intérieur d'une carcasse magnétique 40, et à chaque extrémité se trouve un butoir respectif 42. Les butoirs 42 sont également en une matière magnétique et forment une partie du circuit magnétique, comme cela est indiqué par les lignes de flux montrées dans A section of the actuator 24 is shown in Figure 2. As W can be seen, the actuator 24 is a double-acting solenoid comprising a first coil 30 and a second coil 32 which are arranged on either side of an annular permanent magnet 34. A plunger core 36 of a magnetic material extends axially with respect to the permanent magnet 34 and the two coils 30 and 32. The plunger core 36 is fixed to a control rod 38 which is coupled to the support rod 12 of the shutter member by means of the coupling 22. The solenoid coils 30 and 32 are mounted inside a magnetic carcass 40, and at each end there is a respective stop 42 The stops 42 are also made of a magnetic material and form part of the magnetic circuit, as indicated by the flux lines shown in

la figure 2.Figure 2.

En fonctionnement, les bobines 30 et 32 sont excitées afin de magnétiser le noyau plongeur 36 de telle façon qu'il soit attiré vers ou repoussé à l'écart de l'aimant permanent 34. Les butoirs 42 définissent les positions extrêmes pour le noyau plongeur 36. On notera que le mouvement du noyau plongeur 36 a pour effet de déplacer l'organe obturateur 8 au moyen de la tige de commande 38 et de la tige de support 12. Dans chacune des positions extrêmes du noyau plongeur 36, l'organe obturateur 8 est positionné de telle manière qu'il ferme respectivement l'un In operation, the coils 30 and 32 are excited in order to magnetize the plunger core 36 so that it is attracted towards or repelled away from the permanent magnet 34. The stops 42 define the extreme positions for the plunger core 36. It will be noted that the movement of the plunger core 36 has the effect of displacing the shutter member 8 by means of the control rod 38 and the support rod 12. In each of the extreme positions of the plunger core 36, the member shutter 8 is positioned in such a way that it respectively closes one

des sièges 14 et 16 de la vanne.seats 14 and 16 of the valve.

La manière de commander le solénoïde peut être choisie comme on le désire. Deux manières particulières sont indiquées dans les figures 3a et 3b. Ainsi, dans la figure 3a, chacune des deux bobines 30 et 32 est, en service, excitée de manière indépendante. Par conséquent, s'il est nécessaire de déplacer le noyau plongeur 36 vers la position extrême gauche, c'est-à-dire vers la position illustrée dans la figure 2, une impulsion positive de courant continu est appliquée à la bobine 30 pendant un temps T. Cette impulsion de courant continu est agencée de manière à être suffisamment puissante pour déplacer le noyau plongeur 36 jusqu'au butoir gauche 42, de telle sorte que le noyau plongeur 36 soit verrouillé magnétiquement dans cette position extrême. L'application du courant W continu est alors interrompue et les forces magnétiques retiennent le noyau plongeur 36 dans la position indiquée. Lorsque, en temps utile, on souhaite déplacer l'organe obturateur 8 jusqu'à l'autre orifice, une impulsion similaire à courant continu, ayant la même puissance et la même durée, est appliquée à la bobine 32 afin de vaincre les forces magnétiques de verrouillage, de déplacer le noyau plongeur 36 jusqu'à l'autre butoir d'extrémité et de verrouiller magnétiquement le noyau plongeur dans cette The manner of controlling the solenoid can be chosen as desired. Two particular ways are shown in Figures 3a and 3b. Thus, in FIG. 3a, each of the two coils 30 and 32 is, in service, excited independently. Therefore, if it is necessary to move the plunger core 36 to the far left position, i.e. to the position illustrated in Figure 2, a positive direct current pulse is applied to the coil 30 during a time T. This direct current pulse is arranged so as to be powerful enough to move the plunger core 36 to the left stopper 42, so that the plunger core 36 is magnetically locked in this extreme position. The application of direct current W is then interrupted and the magnetic forces hold the plunger core 36 in the position indicated. When, in good time, it is desired to move the shutter member 8 to the other orifice, a similar direct current pulse, having the same power and the same duration, is applied to the coil 32 in order to overcome the magnetic forces to lock, to move the plunger core 36 to the other end stopper and to magnetically lock the plunger core in this

autre position.other position.

Une autre approche est illustrée dans la figure 3b. Dans ce cas, les deux bobines 30 et 32 sont excitées simultanément, mais les bobines sont enroulées en sens opposés. Ceci signifie que l'impulsion de courant continu appliquée aux deux bobines fait que l'une des bobines attire le noyau plongeur 36, tandis que l'autre bobine le repousse. Ceci signifie également que, comme cela est indiqué dans la figure 3b, le déplacement du noyau plongeur dans la direction opposée nécessite une impulsion de Another approach is illustrated in Figure 3b. In this case, the two coils 30 and 32 are excited simultaneously, but the coils are wound in opposite directions. This means that the direct current pulse applied to the two coils causes one of the coils to attract the plunger core 36, while the other coil repels it. This also means that, as shown in Figure 3b, moving the plunger in the opposite direction requires a pulse of

courant continu ayant une polarité opposée. direct current having opposite polarity.

Il va de soi que de nombreuses modifications et variantes peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits et illustrés, sans pour It goes without saying that many modifications and variations can be made to the embodiments described and illustrated, without

autant sortir du cadre de la présente invention. as well depart from the scope of the present invention.

3<)3 <)

Claims

1 Dispensing valve comprising a shutter member (8) which can be moved so as to close an orifice selected from two orifices (14, 16), and a bistable actuator (24) with magnetic locking, which is arranged to move the shutter member between the two orifices, in which said actuator (24) is arranged to perform a magnetic locking in each of two extreme positions, I1 in each of which the shutter member (8) closes

respectively one of the orifices (14, 16).

2. Dispensing valve according to claim 1, wherein the actuator (24) is arranged to lock magnetically in each of

its two extreme positions.

3. Dispensing valve according to claim 1 or 2, wherein the actuator (24) comprises a solenoid (30, 32) with magnetic locking, which is arranged to move an elongated control rod (38) in each of its two directions opposite longitudinal, the movement of the control rod being arranged to

move the shutter member (8).

4. Dispensing valve according to claim 3, wherein said rod

control (38) is connected to the shutter member (8).

5. Dispensing valve according to any one of claims

previous, in which the two orifices (14, 16) of the valve are aligned and the shutter member (8) comprises an elongate support rod (12), which carries the shutter member (8) and which extends to through each of the two orifices (14, 16) of the valve, so that the movement of the support rod in the direction of its length displaces

the shutter member between the two orifices.

6. Dispensing valve according to any one of claims

The foregoing, wherein said actuator (24) comprises a magnetically locked solenoid, which has two coils (30, 32) between which is disposed an annular permanent magnet (34), and a plunger core (36) of magnetic material, which extends axially with respect to the two coils (30, 32) and to the permanent magnet (34), so that the sending of a direct current in one of the two coils or in the two coils has for effect of

move the plunger (36).

7. Dispensing valve according to claim 6, wherein the two coils (30, 32) are connected so as to be excited so

independent by a direct current having the same polarity.

8. A distributor valve according to claim 6, in which the two coils (30, 32) are connected so as to be excited simultaneously, but the polarity of the direct current applied is modified according to the position required for the shutter member (8 ).