FR2782770A1 - Stroke action valve for control of fluids has leak detection device with rotor and electro-optical pulse measuring component - Google Patents
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Abstract
Description
Robinet a soulèvement muni de deux sièges La présente invention concerneThe present invention relates to a lifting valve provided with two seats.
un robinet à soulèvement avec un siège de robinet qui coopère avec un élément de fermeture, le siège et l'élément étant a lifting valve with a valve seat which cooperates with a closing element, the seat and the element being
agencés entre deux chambres de liaison. arranged between two connecting chambers.
Les robinets à soulèvement de ce genre sont connus sous de nombreuses versions, par exemple du document DE 36 15 229 AI. Dans de tels robinets, le siège de robinet annulaire entoure un canal de section annulaire, lequel est complètement recouvert par un élément de fermeture annulaire. Ceci mène à une caractéristique d'écoulement prédéterminée. Ils conviennent pour toutes sortes Lifting valves of this kind are known in many versions, for example from document DE 36 15 229 AI. In such valves, the annular valve seat surrounds an annular section channel, which is completely covered by an annular closure member. This leads to a predetermined flow characteristic. They are suitable for all kinds
de fluides, en particulier pour des liquides. fluids, especially liquids.
L'invention est basée sur l'objectif de proposer un robinet à soulèvement du genre décrit dans l'introduction, dans lequel même de petites The invention is based on the objective of providing a lifting valve of the kind described in the introduction, in which even small
levées permettent un écoulement important. lifts allow a large flow.
En accord avec l'invention, cet objectif est atteint par le fait que sur les deux côtés d'un canal de section étroite connecté à l'une des chambres de connexion, on forme respectivement un premier et un deuxième siège de robinet, que l'élément de fermeture coopère avec les deux sièges de robinet, et que les deux zones situées à proximité du côté des deux sièges de robinet à l'opposé du canal de In accordance with the invention, this objective is achieved by the fact that on the two sides of a narrow section channel connected to one of the connection chambers, a first and a second valve seat are formed respectively, that the the closing element cooperates with the two valve seats, and that the two zones located near the side of the two valve seats opposite the channel of
section étroite sont connectées à l'autre chambre de connexion. narrow section are connected to the other connection chamber.
On obtient l'écoulement plus important désiré même avec de petites levées, du fait que le fluide peut s'écouler à la fois à travers le premier et le deuxième siège de robinet, ce qui signifie que les deux zones sont disponibles pour l'écoulement. Ceci signifie aussi qu'avec une certaine levée la chute de pression au niveau du robinet à soulèvement sera relativement faible. De plus, comme seule la section de l'élément de fermeture correspondant au canal de section étroite est exposée à cette différence de pression, des forces relativement faibles sont The desired larger flow is obtained even with small liftings, since the fluid can flow through both the first and the second valve seat, which means that both areas are available for flow . This also means that with a certain lift the pressure drop at the lift valve will be relatively small. In addition, since only the section of the closure element corresponding to the narrow section channel is exposed to this pressure difference, relatively low forces are
suffisantes pour provoquer un déplacement de levée. sufficient to cause lift movement.
L'expression "canal de section étroite" doit être comprise comme représentant une surface telle que la longueur des deux sièges de robinet est un multiple de la distance entre ces deux sièges de robinet. On préfère une relation longueur/distance égale à au moins 5, de préférence 10 à 80, et en particulier 30 à 60. De préférence, la distance est constante sur toute la longueur du siège de robinet; cependant, elle peut changer à l'intérieur des plages mentionnées ci- dessus The expression "narrow section channel" should be understood as representing a surface such that the length of the two valve seats is a multiple of the distance between these two valve seats. A length / distance relationship of at least 5, preferably 10 to 80, and in particular 30 to 60, is preferred. Preferably, the distance is constant over the entire length of the valve seat; however, it may change within the above mentioned ranges
pour la relation longueur/distance.for the length / distance relationship.
Il est particulièrement préféré que le canal de section étroite soit annulaire, de sorte que l'on obtient un siège de robinet extérieur annulaire et un siège de robinet intérieur annulaire. Les dimensions extérieures restantes étant It is particularly preferred that the narrow section channel is annular, so that an annular exterior valve seat and an annular interior valve seat are obtained. The remaining external dimensions being
égales, ceci a pour résultat un doublement de l'aire d'écoulement. equal, this results in a doubling of the flow area.
En outre, il est recommandé que le canal de section étroite soit formé In addition, it is recommended that the narrow section channel be formed
par une gorge. A la place d'une gorge, on peut aussi utiliser une tfente traversante. by a throat. Instead of a groove, one can also use a through slot.
Un mode de réalisation particulièrement simple prévoit que l'élément A particularly simple embodiment provides that the element
de fermeture porte un joint qui est commun pour les deux sièges de robinet. closure carries a seal which is common for both valve seats.
Il est particulièrement avantageux que le premier etou le deuxieme siège de robinet coopère avec un joint à lèvres. De tels joints à lèvres sont plus élastiques que les autres joints. Ainsi, ils assurent un étanchement intime avec une It is particularly advantageous that the first and / or the second valve seat cooperate with a lip seal. Such lip seals are more elastic than other seals. Thus, they provide an intimate seal with a
force moindre, mais ils s'ouvrent aussi sous de petites différences de pression. less force, but they also open under small pressure differences.
Pour ce qui concerne les sièges de robinet annulaires, il est recommandé que l'élément de fermeture comporte un joint annulaire, qui possède un joint à lèvres en projection radiale vers l'extérieur et un joint a lèvres en projection radiale vers l'intérieur, ces joints à lèvres coopérant respectivement avec With regard to the annular valve seats, it is recommended that the closing element comprises an annular seal, which has a lip seal in radial projection towards the outside and a lip seal in radial projection towards the inside, these lip seals cooperating respectively with
le siège de robinet extérieur et avec le siège de robinet interieur. the outside tap seat and with the inside tap seat.
De préférence, les extrémités frontales des deux sièges de robinet sont Preferably, the front ends of the two valve seats are
arrondies. Ceci réduit les bruits d'écoulement. rounded. This reduces flow noise.
Il est aussi avantageux que les deux sièges de robinet soient en gradins, de telle sorte qu'avec une petite charge dans la direction de fermeture les lèvres vont porter sur le premier gradin, et qu'avec une charge plus élevée le joint dans la zone de l'attachement des lèvres vient porter sur le deuxième gradin. Lorsque la charge augmente, le joint passe du premier au deuxième gradin, ce qui a pour effet It is also advantageous that the two tap seats are stepped, so that with a small load in the closing direction the lips will bear on the first step, and that with a higher load the seal in the area of the attachment of the lips comes to bear on the second tier. When the load increases, the joint goes from the first to the second step, which has the effect
que la force agissant sur les joints à lèvres est limitée vers le haut. that the force acting on the lip seals is limited upwards.
Dans un mode de réalisation préféré, on prévoit que les hauteurs des deux sièges de robinet soient décalées, de sorte que lors du mouvement de fermeture un siège de robinet est fermé en premier lieu, suivi par la fermeture de l'autre siège de robinet. Ainsi, on peut atteindre une caractéristique de robinet avec inflexion, grâce à laquelle une augmentation de la levée provoque une In a preferred embodiment, it is provided that the heights of the two valve seats are offset, so that during the closing movement a valve seat is closed first, followed by the closing of the other valve seat. Thus, one can achieve an inflection valve characteristic, thanks to which an increase in the lift causes a
augmentation du débit faible au départ, puis plus rapide ensuite. small increase in flow at first, then faster thereafter.
L'application du robinet à soulèvement à un détecteur de fuite est particulièrement recommandée, l'élément de fermeture étant chargé par un premier ressort de fermeture à l'encontre du sens d'écoulement, et un dispositif de mesure de levée afin de mesurer le débit étant prévu. Le robinet s'ouvre en fonction du débit. Avec une chute de pression relativement faible on peut détecter une plage de The application of the lift valve to a leak detector is particularly recommended, the closing element being loaded by a first closing spring against the direction of flow, and a lift measuring device in order to measure the flow being expected. The valve opens according to the flow rate. With a relatively small pressure drop, a range of
débit très importante.very high throughput.
Un mode de réalisation préféré prévoit que l'élément de fermeture puisse être chargé par un deuxième ressort de fermeture, lequel est maintenu dans une position inactive par une contre-bride, et que la contre-bride soit mobile au moyen d'un dispositif de réglage jusque dans une position qui libère le deuxième à ressort de fermeture. Au moyen du deuxième ressort de fermeture, le robinet à soulèvement peut être maintenu fermé de façon assurée. Du fait que la pression devant être bloquée agit uniquement sur une surface annulaire de l'élément de fermeture, un deuxième ressort de fermeture avec une force limitée est suffisant, de sorte que le déplacement de la contre-bride est aussi possible avec une force A preferred embodiment provides that the closure element can be loaded by a second closure spring, which is held in an inactive position by a counter flange, and that the counter flange is movable by means of a device. adjustment to a position which releases the second closing spring. By means of the second closing spring, the lifting valve can be kept securely closed. Since the pressure to be blocked acts only on an annular surface of the closure member, a second closure spring with a limited force is sufficient, so that the displacement of the counter flange is also possible with a force
relativement faible.relatively small.
Pour l'utilisation avec un détecteur de fuite, il est également avantageux que l'élément de fermeture porte un rotor de mesure agence dans un trajet d'écoulement auxiliaire qui court-circuite la gorge annulaire, et à ce rotor est associé un dispositif de mesure de vitesse pour mesurer le débit. Etant donné que le robinet à soulèvement permet des débits élevés déjà avec de petites levées, le rotor For use with a leak detector, it is also advantageous for the closure element to carry a measuring rotor arranged in an auxiliary flow path which short-circuits the annular groove, and to this rotor is associated a device for velocity measurement to measure flow. Since the lift valve allows high flow rates already with small liftings, the rotor
de mesure sert à atteindre des résultats fiables également avec de petits débits. measurement is used to achieve reliable results also with small flow rates.
Dans un mode de réalisation préféré, on prévoit qu'un dispositif de mesure a impulsions, balayant des marques sur le rotor de mesure, détecte la vitesse par évaluation de la fréquence d'impulsions et la levée en évaluant la relation impulsions/pauses. Ainsi, la mesure de vitesse et la mesure de levée In a preferred embodiment, it is provided that a pulse measuring device, scanning marks on the measuring rotor, detects the speed by evaluating the pulse frequency and the lifting by evaluating the relation pulses / pauses. So, speed measurement and lift measurement
peuvent être exécutées d'une manière très simple. can be executed in a very simple way.
Dans ce qui suit, l'invention est décrite en se basant sur des modes de réalisation préférés représentés sur les dessins, lesquels montrent: figure 1, une coupe longitudinale aà travers un robinet à soulèvement en accord avec l'invention figure 2, une coupe longitudinale à travers un détecteur de fuite en accord avec l'invention; et figure 3, une vue agrandie de la zone A du siège de robinet de la In what follows, the invention is described based on preferred embodiments represented in the drawings, which show: FIG. 1, a longitudinal section through a lifting valve in accordance with the invention, FIG. 2, a section longitudinal through a leak detector in accordance with the invention; and Figure 3, an enlarged view of zone A of the valve seat of the
figure 2.figure 2.
Le robinet à soulèvement de la figure I comporte un boîtier 1, possédant une chambre de connexion côté entrée 2 et une chambre de connexion côté sortie 3. Un insert 4 est monté entre ces chambres et il porte, à l'extrémité d'une gorge annulaire 5 connectée à la chambre de connexion côté entrée 2, un siège de robinet extérieur 6 et un siège de robinet intérieur 7. L'extrémité ouverte de la gorge annulaire 5 forme un canal de section étroite F, la relation entre la longueur du siège de robinet extérieur 6 et la distance depuis le siège de robinet intérieur 7 s'élevant à approximativement 35. Un élément de fermeture 8, chargé par un ressort de rappel 9 agissant de la direction d'ouverture, est guidé dans un insert additionnel 10, dont la rotation permet d'établir la valeur k,. L'élément de fermeture 8 peut être axialement déplacé par un élément d'ajustement (non représenté) au moyen d'une tige 11, amenée jusqu'à l'extérieur aà travers une boite à joint. L'élément d'ajustement est par exemple un thermostat qui ferme le robinet The lifting valve of FIG. I comprises a housing 1, having a connection chamber on the inlet side 2 and a connection chamber on the outlet side 3. An insert 4 is mounted between these chambers and it carries, at the end of a groove ring 5 connected to the inlet side connection chamber 2, an external valve seat 6 and an internal valve seat 7. The open end of the annular groove 5 forms a narrow section channel F, the relationship between the length of the seat of external tap 6 and the distance from the seat of internal tap 7 amounting to approximately 35. A closing element 8, loaded by a return spring 9 acting in the opening direction, is guided in an additional insert 10, whose rotation makes it possible to establish the value k ,. The closure element 8 can be axially displaced by an adjustment element (not shown) by means of a rod 11, brought to the outside a through a joint box. The adjustment element is for example a thermostat which closes the tap.
lorsque la température extérieure augmente. when the outside temperature rises.
L'élément de fermeture 8 porte un joint annulaire 13 sur lequel sont formées une lèvre d'étanchéité extérieure 14 qui se projette radialement vers l'extérieur et coopère avec le siège de robinet extérieur 6, et une lèvre d'étanchéité intérieure 15 qui se projette radialement vers l'intérieur et coopère avec le siège de robinet intéreneur 7. Les deux sièges de robinet 6 et 7 ont des tfaces terminales arrondies. En outre, il est prévu que la zone 16 à l'extérieur du siège de robinet extérieur 11 et, via des canaux de pénétration 18, la zone 17 à l'intérieur du siège de robinet intérieur soient connectées avec la chambre de connexion de côté sortie J3. Comme indiqué au moyen des flèches 19, le flux de fluide au-dessus de la gorge annulaire 5 se scinde au niveau du robinet ouvert. Une partie s'écoule a travers l'ouverture formée entre le siège de robinet extérieur 6 et la lèvre associée 14, directement jusque dans la zone 16 et ainsi dans la chambre de connexion côté sortie 3. L'autre partie s'écoule via l'ouverture entre le siège de robinet intérieur et la lèvre associée 15 via la zone 17 et les ouvertures 18 jusque dans la chambre de connexion côté sortie 3. Déjà de petites levées sont suffisantes pour laisser passer des débits importants. La pression à l'entrée agit simplement dans la zone de la gorge annulaire 5, c'est-à-dire la surface du canal de section F, sur l'élément de fermeture 8. Les forces exigées par le dispositif d'ajustement pour le déplacement The closing element 8 carries an annular seal 13 on which are formed an external sealing lip 14 which projects radially outwards and cooperates with the external valve seat 6, and an internal sealing lip 15 which projects radially inwards and cooperates with the interior valve seat 7. The two valve seats 6 and 7 have rounded end faces. In addition, it is provided that the zone 16 outside the external valve seat 11 and, via penetration channels 18, the zone 17 inside the internal valve seat are connected with the side connection chamber exit J3. As indicated by means of the arrows 19, the fluid flow above the annular groove 5 splits at the level of the open tap. A part flows through the opening formed between the external tap seat 6 and the associated lip 14, directly into the zone 16 and thus into the connection chamber on the outlet side 3. The other part flows via the opening between the interior tap seat and the associated lip 15 via the zone 17 and the openings 18 as far as the connection chamber on the outlet side 3. Already small liftings are sufficient to allow large flows to pass. The inlet pressure acts simply in the area of the annular groove 5, that is to say the surface of the section F channel, on the closure element 8. The forces required by the adjustment device for move
de l'élément de fermeture sont d'autant plus faibles. of the closure element are even weaker.
Comme ceci est normal, le joint annulaire 13 est réalisé en caoutchouc ou en matière plastique élastique. Par conséquent, les lèvres 14 et 15 formées sur ce joint sont souples et flexibles elles se ferment de façon étanche avec une petite As is normal, the annular seal 13 is made of rubber or elastic plastic. Consequently, the lips 14 and 15 formed on this joint are soft and flexible, they close in a leaktight manner with a small
force, du fait qu'elles s'adaptent bien aux sièges de robinet 6 et 7. strength, because they adapt well to tap seats 6 and 7.
Les parties correspondantes du détecteur de fuites selon les figures 2 et The corresponding parts of the leak detector according to Figures 2 and
3 sont dotées de numéros de référence augmentés de la valeur 100. 3 have reference numbers increased by the value 100.
En premier lieu, on constate que la relation longueur/distance du canal de section F est environ égale à 45. Ainsi, de petites levées permettent un débit substantiel. Comme on peut le voir de la figure 3, le siège de robinet intérieur 107 est décalé en hauteur par rapport au siège de robinet extérieur 106, de sorte qu'un mouvement de fermeture va amener le siège de robinet 107 en engagement avec la lèvre d'étanchéité 115 en premier lieu, puis ensuite le siège de robinet 106 en engagement avec la lèvre d'étanchéité 114. Ceci mène à une caractéristique de robinet infléchie, étant donné qu'au début du mouvement de levée une seule aire d'écoulement est disponible, c'est-à-dire entre le siège de robinet 106 et la lèvre 114, tandis que la deuxième aire entre le siège de robinet 107 et la lèvre 115 est Firstly, it can be seen that the length / distance relationship of the section F channel is approximately equal to 45. Thus, small lefts allow a substantial flow. As can be seen in Figure 3, the interior valve seat 107 is offset in height from the exterior valve seat 106, so that a closing movement will bring the valve seat 107 into engagement with the lip d seal 115 first, then the valve seat 106 in engagement with the sealing lip 114. This leads to an inflected valve characteristic, since at the start of the lift movement only one flow area is available, i.e. between valve seat 106 and lip 114, while the second area between valve seat 107 and lip 115 is
ouverte plus tard.open later.
Le siège de robinet extérieur 106 et le siège de robinet intérieur 107 sont réalisés en deux gradins. Le premier gradin 120, 121 est forme par une élévation annulaire, et le deuxième gradin 122, 123 par la bordure extérieure de la gorge annulaire 105. Les lèvres 114 et 115 coopèrent avec le premier gradin 120, 121, et la zone d'attachement des lèvres sur le joint 113 coopère avec le deuxième The exterior valve seat 106 and the interior valve seat 107 are made in two steps. The first step 120, 121 is formed by an annular elevation, and the second step 122, 123 by the outer edge of the annular groove 105. The lips 114 and 115 cooperate with the first step 120, 121, and the attachment zone. lips on the joint 113 cooperates with the second
gradin 122, 123.step 122, 123.
Pendant le fonctionnement normal, l'élément de fermeture 108 est chargé par un ressort de fermeture 124 relativement faible. Par conséquent, l'élément de fermeture 108 subit une levée qui dépend du débit. Ainsi, en combinaison avec un dispositif de mesure de levée, qui sera décrit plus tard, le During normal operation, the closure member 108 is loaded by a relatively weak closure spring 124. Consequently, the closing element 108 undergoes a lifting which depends on the flow rate. Thus, in combination with a lift measurement device, which will be described later, the
robinet à soulèvement sert de débitmètre. lift valve serves as a flow meter.
Un ressort de fermeture 125 plus fort est normalement maintenu hors d'engagement avec l'élément de fermeture 108 au moyen d'une contre-bride 126. La contre-bride est portée par un insert 127, lequel est ajustable via une tige 129 au moyen d'un dispositif d'ajustement. Le dispositif d'ajustement peut par exemple être un moteur électrique, mais il peut être aussi actionné manuellement. Quand la tige 129 et l'insert 127 se déplacent vers le haut, en activant ainsi le ressort de fermeture 125, le robinet à soulèvement se ferme sous l'influence des deux ressorts de fermeture 124 et 125, ce qui provoque une fermeture étanche des deux gradins , 121 et 122, 123. Dans ce cas, le robinet à soulèvement sert de dispositif de blocage. Un rotor de mesure 130 est supporté dans l'élément de fermeture 108, ce rotor étant alimenté avec le fluide provenant de la chambre de connexion côté entrée 102 via un orifice 13 1, et le fluide sortant vers la chambre de connexion côte sortie 103 via un canal 132. L'orifice 131, le rotor de mesure 130. et le canal 132 forment un passage d'écoulement auxiliaire qui court- circuite la gorge annulaire et donc également le robinet à soulèvement. Le rotor de mesure 130 est capable d'enregistrer de petits débits étant donné que la vitesse du rotor de mesure A stronger closing spring 125 is normally kept out of engagement with the closing element 108 by means of a counter-flange 126. The counter-flange is carried by an insert 127, which is adjustable via a rod 129 to the by means of an adjustment device. The adjustment device can for example be an electric motor, but it can also be manually actuated. When the rod 129 and the insert 127 move upwards, thereby activating the closing spring 125, the lifting valve closes under the influence of the two closing springs 124 and 125, which causes a tight closure of the two steps, 121 and 122, 123. In this case, the lifting valve serves as a blocking device. A measuring rotor 130 is supported in the closure element 108, this rotor being supplied with the fluid coming from the connection chamber on the inlet side 102 via an orifice 13 1, and the fluid exiting towards the connection chamber on the outlet side 103 via a channel 132. The orifice 131, the measuring rotor 130 and the channel 132 form an auxiliary flow passage which short-circuits the annular groove and therefore also the lift valve. The measuring rotor 130 is capable of recording small flow rates since the speed of the measuring rotor
130 est déterminée.130 is determined.
Un dispositif de mesure à impulsions 133 du type électro-optique, au moyen duquel un faisceau lumineux est interrompu par des marques 134 sous la forme de pales du rotor de mesure 130 produit une séquence d'impulsions qui est envoyée à un circuit d'évaluation 136 via l'entrée 135. La fréquence des impulsions 1 5 constitue une mesure pour la vitesse du rotor de mesure. La relation impulsions/pauses constitue une mesure pour la levée de l'élément de fermeture et ainsi du rotor de mesure 130, puisqu'avec une épaisseur de pale constante, la distance entre pales voisines change concurremment avec la levée. Le dispositif de mesure à impulsions 133, en combinaison avec le circuit d'évaluation 136, forme An electro-optical pulse measuring device 133, by means of which a light beam is interrupted by marks 134 in the form of blades of the measuring rotor 130 produces a sequence of pulses which is sent to an evaluation circuit 136 via input 135. The frequency of the pulses 1 5 constitutes a measurement for the speed of the measuring rotor. The pulse / pause relationship constitutes a measure for the lifting of the closing element and thus of the measuring rotor 130, since with a constant blade thickness, the distance between neighboring blades changes concurrently with the lifting. The pulse measuring device 133, in combination with the evaluation circuit 136, forms
ainsi un dispositif de mesure de levée et un dispositif de mesure de vitesse. thus a lift measurement device and a speed measurement device.
Ceci produit le mode de fonctionnement suivant pour le détecteur de fuite. Des petits débits sont déterminés au moyen de la rotation du rotor de mesure tandis que le robinet à soulèvement est fermé. Des débits plus importants sont détectés au moyen de la levée de l'élément de fermeture 108 et ajoutés aux débits traversant le rotor de mesure 130. Quand le circuit d'évaluation établit, au moyen de différents critères, l'existence d'une fuite, qu'il s'agisse d'une petite fuite ou d'une fuite importante, le dispositif d'ajustement 128 est actionne de telle manière que le ressort de fermeture 125 plus puissant devient actif et ferme le robinet à soulèvement. Simultanément, le passage d'écoulement auxiliaire peut être fermé, This produces the following operating mode for the leak detector. Small flow rates are determined by rotating the measuring rotor while the lift valve is closed. Higher flows are detected by lifting the closure element 108 and added to the flows passing through the measuring rotor 130. When the evaluation circuit establishes, by means of different criteria, the existence of a leak , whether it is a small leak or a large leak, the adjustment device 128 is actuated in such a way that the more powerful closing spring 125 becomes active and closes the lift valve. At the same time, the auxiliary flow passage can be closed,
étant donné que l'orifice 131 est fermé par un couvercle 137 sur l'insert 127. since the orifice 131 is closed by a cover 137 on the insert 127.
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