FR2925132A1

FR2925132A1 - Three-way controlled valve for regulating pressure of gaseous fluid, has engine component, bearing and piston that are traversed by canal, where sealing diameters of seat, piston, and bearing are identical value

Info

Publication number: FR2925132A1
Application number: FR0708754A
Authority: FR
Inventors: Zsolt Zsigmond
Original assignee: IND MECANIQUE POUR LES FLUIDES
Current assignee: IND MECANIQUE POUR LES FLUIDES
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2009-06-19
Anticipated expiration: 2027-12-14
Also published as: FR2925132B1

Abstract

The valve has a sliding valve plug (1) operated by an engine component (19) that separates chambers (17, 20) in a sealed manner. The plug includes a seal bearing (9) situated in the chamber (20) to cooperate with a seat (2) defined by a central passage hole (23) between a chamber (30) and the chamber (17). A piston (16) slides in a bore (12) in a sealed manner, where sealing diameters of the seat, the piston, and the seal bearing are identical. The engine component, the seal bearing and the piston are traversed by a canal (15).

Description

-1- La présente invention se rapporte à une soupape ou valve à trois voies pilotée pour régulation de pression de fluide avec un clapet coulissant actionné par un composant moteur, équilibrés, montés de manière coaxial dans un corps. La publication de brevet EP 1 564 416 A2 présente une construction semblable de soupape de régulation ou de commande de pression à trois voies pilotée disposant de deux clapets équilibrés, deux sièges, une tige poussoir et des composants moteurs. Un inconvénient de la soupape, objet de la publication EP 1 564 416 A2, réside dans le fait que pour garantir l'étanchéité des deux sièges en même temps, l'état dans lequel les trois voies (2, 3 et 4) sont isolées, correspondant à l'équilibre sur un palier de pression aval régulée par exemple, il est pratiquement nécessaire l'existence d'un quelconque jeu entre un épaulement de la tige poussoir (5) et l'extrémité coté portée d'étanchéité d'un (6) ou l'autre clapet (16). Une conséquence d'un tel jeu est le déphasage temporel entre le déplacement de la tige poussoir et le mouvement de l'un ou l'autre clapet, pouvant induire des vibrations mécano-pneumatiques du système. The present invention relates to a pilot-operated three-way valve or valve for fluid pressure regulation with a balanced, motor-driven slide valve mounted coaxially in a body. Patent publication EP 1 564 416 A2 shows a similar construction of a controlled three-way control or pressure control valve having two balanced valves, two seats, a push rod and motor components. A disadvantage of the valve, object of the publication EP 1 564 416 A2, lies in the fact that to ensure the tightness of the two seats at the same time, the state in which the three channels (2, 3 and 4) are isolated , corresponding to the equilibrium on a regulated downstream pressure bearing, for example, it is practically necessary the existence of any clearance between a shoulder of the push rod (5) and the end side sealing range of a (6) or the other valve (16). A consequence of such a game is the temporal phase shift between the displacement of the push rod and the movement of one or the other valve, which can induce mechano-pneumatic vibrations of the system.

Sont connus également des soupapes à trois vois pilotées, désignées aussi détendeurs à dôme, comportant entre outre un clapet d'admission, un clapet de décharge et du composant moteur, une membrane ou un piston par exemple. Ces types de soupapes connues ont pour inconvénient que leur clapet de décharge et/ou leur clapet d'admission n'est pas équilibré, par conséquent le rapport 20 entre la pression de pilotage et la pression régulée n'est pas constant. La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients des soupapes connues en proposant une soupape ou valve à trois voies pilotée pour régulation de pression de fluide comprenant un clapet, un composant moteur et un ressort de compression situées dans un corps présentant cinq chambres en enfilade, avec un trou 25 de passage central dans une première cloison entre une première et une deuxième chambre, un premier alésage et au moins un orifice traversant une deuxième cloison de séparation de la deuxième chambre et une troisième chambre. Le clapet comporte une première portée d'étanchéité située dans la première chambre de manière à coopérer avec un premier siège défini par le trou entre la 30 première et la deuxième chambre. Le clapet comprend également, d'un coté de la première portée d'étanchéité, un premier piston monté coulissant de façon étanche dans un deuxième alésage en passant dans une quatrième chambre située au fond du deuxième alésage. -2- Le clapet comprend aussi, sur le côté opposé de la première portée d'étanchéité, une tige de différents diamètres qui traverse la seconde chambre et est guidée dans le premier alésage dans la cloison entre la deuxième chambre et la troisième chambre. Le clapet est traversé en direction axiale sur toute sa longueur par un premier canal. Le composant moteur, une membrane ou un piston par exemple, sépare de manière étanche la troisième et une cinquième chambre, et comporte de manière solidaire du coté de la troisième chambre une deuxième portée d'étanchéité de façon à ce que cette dernière puisse coopérer avec un deuxième siège défini par le débouché dans la troisième chambre à l'extrémité libre de la tige du clapet. Le composant moteur est solidaire également du coté cinquième chambre avec un deuxième piston coulissant de façon étanche dans un troisième alésage situé dans une paroi de séparation entre la cinquième chambre et une première ouverture destinée pour la purge du fluide. Also known are pilot operated three-way valves, also referred to as dome expansion valves, further comprising an intake valve, a relief valve and the engine component, a membrane or a piston for example. These types of known valves have the disadvantage that their relief valve and / or their inlet valve is not balanced, therefore the ratio between the pilot pressure and the regulated pressure is not constant. The present invention aims to eliminate the disadvantages of known valves by providing a valve or three-way valve driven for fluid pressure regulation comprising a valve, a motor component and a compression spring located in a body having five chambers. threaded, with a central passage hole in a first partition between a first and a second chamber, a first bore and at least one orifice passing through a second partition wall of the second chamber and a third chamber. The valve has a first sealing surface located in the first chamber so as to cooperate with a first seat defined by the hole between the first and second chambers. The valve also comprises, on one side of the first sealing surface, a first piston mounted sealingly sliding in a second bore passing through a fourth chamber located at the bottom of the second bore. -2- The valve also comprises, on the opposite side of the first sealing surface, a rod of different diameters which passes through the second chamber and is guided in the first bore in the partition between the second chamber and the third chamber. The valve is traversed axially along its length by a first channel. The motor component, a diaphragm or a piston, for example, separates the third and fifth chambers in a sealed manner and has a second sealing surface integrally on the side of the third chamber so that the latter can cooperate with a second seat defined by the outlet in the third chamber at the free end of the valve stem. The motor component is also integral with the fifth chamber side with a second piston sliding in a sealed manner in a third bore located in a partition wall between the fifth chamber and a first opening for purging the fluid.

Le diamètre d'étanchéité du premier et le deuxième siège, du premier et le deuxième piston, de la première et la deuxième portée d'étanchéité est de valeur identique, assurant l'équilibrage total des forces dues aux différentes valeurs de pression de fluide pouvant régner dans les chambres à condition que la pression dans la troisième et la cinquième chambre soit identique. The sealing diameter of the first and second seats, the first and the second piston, the first and the second sealing surface is of identical value, ensuring the total balancing of the forces due to the different values of fluid pressure which can reign in the chambers provided that the pressure in the third and fifth chambers is the same.

Le composant moteur présente de préférence une valeur de surface identique du coté troisième et cinquième chambre. Le composant moteur comportant le deuxième piston et le deuxième siège, est traversé en direction axiale par un second canal. La quatrième chambre communique avec la première ouverture par le premier 25 et le deuxième canal. Le ressort de compression sollicite le clapet contre le premier siège. La force du ressort est de préférence suffisante pour maintenir fermés les sièges quand la pression du fluide dans la cinquième chambre est égale ou très légèrement supérieure par rapport à la pression de la troisième chambre. Le ressort est de préférence constitué par un 30 ressort de compression et situé dans la quatrième chambre. Dans le corps est disposé une deuxième ouverture communicante entre la première chambre et l'extérieur, destinée au raccordement à la source de fluide sous pression et une troisième ouverture communicante entre la deuxième chambre et l'extérieur pour la sortie du fluide sous pression régulée. -3- Par ailleurs, la soupape comprend dans le corps un troisième et un quatrième canal communicant de la cinquième chambre à l'extérieur. De préférence, le troisième canal relie la cinquième chambre avec une soupape de sureté. The motor component preferably has an identical surface value on the third and fifth chamber side. The engine component comprising the second piston and the second seat, is traversed axially by a second channel. The fourth chamber communicates with the first opening through the first and second channels. The compression spring urges the valve against the first seat. The spring force is preferably sufficient to keep the seats closed when the fluid pressure in the fifth chamber is equal to or slightly greater than the pressure of the third chamber. The spring is preferably a compression spring and located in the fourth chamber. In the body is disposed a second opening communicating between the first chamber and the outside, intended for connection to the source of fluid under pressure and a third opening communicating between the second chamber and the outside for the output of the fluid under controlled pressure. In addition, the valve comprises in the body a third and a fourth communicating channel of the fifth chamber outside. Preferably, the third channel connects the fifth chamber with a safety valve.

Pour le pilotage, de préférence, un dispositif de commande alimente le fluide dans la cinquième chambre par le quatrième canal. De préférence, l'étanchéité du premier et du deuxième piston, respectivement dans le deuxième et le troisième alésage, est assurée par des joints, de préférence des joints toriques sur bagues en polymère, montés dans lesdits alésages. For control, preferably, a control device supplies the fluid in the fifth chamber through the fourth channel. Preferably, the sealing of the first and second piston, respectively in the second and third bore, is provided by seals, preferably O-rings on polymer rings, mounted in said bores.

En se référant aux dessins schématiques annexés, on va décrire ci-après plus en détail un exemple de réalisation illustratif et non limitatif de la soupape ou valve à trois voies pilotée pour régulation de pression de fluide conforme à l'invention sur les dessins : - la figure 1 est une coupe axiale de la soupape représentée avec les deux sièges 15 fermés; -la figure 2 est une coupe identique à celle de la figure 1, montrant la soupape avec le premier siège ouvert et le deuxième siège fermé. - la figure 3 est une coupe identique à celle de la figure 1, la soupape représentée en position de purge de la voie de sortie, avec le premier siège fermé et le deuxième 20 siège ouvert; La soupape ou valve à trois voies pilotée pour régulation de pression de fluide illustrée par les dessins comporte un clapet 1, un composant moteur 19 et un ressort de compression 29, situées dans un corps 31 renfermant cinq chambres 30, 3, 20, 28 et 17 en enfilade, un trou 23 de passage central dans une première cloison 24 entre la 25 première chambre 30 et la deuxième chambre 3, un premier alésage 6 et au moins un orifice 21 traversant une deuxième cloison 7 de séparation entre la deuxième chambre 3 et la troisième chambre 20. Le clapet 1, solidaire d'un coté avec un premier piston 25 et du coté opposé avec une première portée d'étanchéité 22 dans la première chambre 30 et une tige 5 dans la 30 deuxième chambre 3, est sollicité par le ressort de compression 29 de manière à ce que la première portée d'étanchéité 22 puisse se reposer sur un premier siège 2 formé par l'entrée du trou 23 dans la première chambre 30. -4- Le premier piston 25 traverse un deuxième alésage 27 situé entre la première chambre 30 et la quatrième chambre 28, l'étanchéité étant assurée par un premier joint 26 monté dans le deuxième alésage 27. Le clapet 1 et la tige 5 sont traversés en direction axiale par un premier canal 4. Referring to the attached schematic drawings, will be described below in more detail an illustrative embodiment and non-limiting embodiment of the valve or three-way valve controlled for fluid pressure regulation according to the invention in the drawings: - Figure 1 is an axial section of the valve shown with the two seats 15 closed; FIG 2 is a section identical to that of Figure 1, showing the valve with the first seat open and the second seat closed. FIG. 3 is a section identical to that of FIG. 1, the valve represented in the purge position of the outlet channel, with the first seat closed and the second seat open; The controlled three-way valve or valve for fluid pressure control illustrated by the drawings comprises a valve 1, a motor component 19 and a compression spring 29, located in a body 31 enclosing five chambers 30, 3, 20, 28 and 17 in a row, a hole 23 of central passage in a first partition 24 between the first chamber 30 and the second chamber 3, a first bore 6 and at least one orifice 21 passing through a second partition wall 7 between the second chamber 3 and the third chamber 20. The valve 1, integral on one side with a first piston 25 and the opposite side with a first sealing surface 22 in the first chamber 30 and a rod 5 in the second chamber 3, is solicited by the compression spring 29 so that the first sealing surface 22 can rest on a first seat 2 formed by the inlet of the hole 23 in the first chamber 30. -4- The first piston 25 passes through a second bore 27 located between the first chamber 30 and the fourth chamber 28, the seal being provided by a first seal 26 mounted in the second bore 27. The valve 1 and the rod 5 are traversed axially by a first channel 4.

Le composant moteur 19 sépare de façon étanche la troisième chambre 20 et la cinquième chambre 17 et dispose de manière solidaire du coté de la troisième chambre 20 d'une deuxième portée d'étanchéité 9 de façon à ce que cette dernière puisse prendre appui sur un deuxième siège 8 défini par le débouché à l'extrémité libre de la tige 5 du clapet 1 dans la troisième chambre 20. The motor component 19 separates the third chamber 20 and the fifth chamber 17 in a sealed manner and has a second sealing surface 9 secured to the side of the third chamber 20 so that the latter can bear on a second seat 8 defined by the outlet at the free end of the rod 5 of the valve 1 in the third chamber 20.

Le composant moteur 19 est également solidaire dans la cinquième chambre 17 avec un deuxième piston 16 coulissant de façon étanche dans un troisième alésage 12 suivi d'une première ouverture O, situés dans une paroi extérieure 13 de la cinquième chambre 17. Le deuxième piston 16, le composant moteur 19 et le deuxième siège 8 sont 15 traversés en direction axiale par un second canal 15. La quatrième chambre 28 communique avec la première ouverture O par le premier 4 et le deuxième canal 15. Le ressort de compression 29 sollicite le clapet 1 contre le premier siège 2. Dans le corps 31 est disposée une deuxième ouverture P de connexion d'entrée 20 de fluide, communicante entre la première chambre 30 et l'extérieur, et une troisième ouverture A de sortie de fluide sous pression régulée, communicante entre la deuxième chambre 3 et l'extérieur. Par ailleurs, le corps 31 comprend un troisième canal 10 et un quatrième canal 18 communicants entre la cinquième chambre 17 et l'extérieur. De préférence, le 25 troisième canal 10 peut relier une soupape de sûreté 11 avec la cinquième chambre 17, ainsi que par le quatrième canal 18 un dispositif de commande 32 peut fournir le fluide de pilotage sous pression dans la cinquième chambre 17. Les diamètres d'étanchéité du premier siège 2, du deuxième siège 8, du premier piston 25 au niveau du premier joint 26, du deuxième piston 16 au niveau du deuxième 30 joint 14, de la première portée d'étanchéité 22 et de la deuxième portée d'étanchéité 9 sont identiques. Par conséquent, le premier clapet 1 composé du premier piston 25, la première tige 5 et de la première portée d'étanchéité 22, ainsi que le deuxième piston 16 et de la deuxième portée d'étanchéité 9 solidaires avec le composant moteur 19 sont équilibrés par rapport à toutes valeurs de pression de fluide régnant dans une, deux ou -5- toutes les chambres 30, 3, 20, 28 et 17 à condition que la pression dans la troisième et la cinquième chambre soit identique. Selon la figure 1, le composant moteur 19 en équilibre entre pressions identiques dans la cinquième chambre 17 et la troisième chambre 20, la deuxième portée d'étanchéité 9 repose de manière étanche sur le deuxième siège 8; le ressort 29 étant suffisamment fort pour que l'étanchéité au premier siège 2 et au deuxième siège 8 soit assurée, cet état correspondant à l'état de maintien statique sur un palier de la pression de sortie en absence de débit de fluide, les trois ouvertures P, A et O étant isolées entre-eux. The motor component 19 is also integral in the fifth chamber 17 with a second piston 16 sliding in a sealed manner in a third bore 12 followed by a first opening O, located in an outer wall 13 of the fifth chamber 17. The second piston 16 , the motor component 19 and the second seat 8 are traversed axially by a second channel 15. The fourth chamber 28 communicates with the first opening O through the first 4 and the second channel 15. The compression spring 29 urges the valve 1 against the first seat 2. In the body 31 there is disposed a second fluid inlet connection opening 20, communicating between the first chamber 30 and the outside, and a third controlled pressure fluid outlet opening A, communicating between the second chamber 3 and the outside. Furthermore, the body 31 comprises a third channel 10 and a fourth channel 18 communicating between the fifth chamber 17 and the outside. Preferably, the third channel 10 can connect a relief valve 11 with the fifth chamber 17, as well as the fourth channel 18 a controller 32 can provide the piloting fluid under pressure in the fifth chamber 17. The diameters of the sealing the first seat 2, the second seat 8, the first piston 25 at the first seal 26, the second piston 16 at the second seal 14, the first sealing surface 22 and the second bearing surface; Sealing 9 are identical. Therefore, the first valve 1 composed of the first piston 25, the first rod 5 and the first sealing surface 22, and the second piston 16 and the second sealing surface 9 integral with the engine component 19 are balanced. relative to any fluid pressure values prevailing in one, two or all chambers 30, 3, 20, 28 and 17 provided that the pressure in the third and fifth chambers is the same. According to Figure 1, the motor component 19 in equilibrium between identical pressures in the fifth chamber 17 and the third chamber 20, the second sealing surface 9 rests sealingly on the second seat 8; the spring 29 being strong enough so that the seal to the first seat 2 and the second seat 8 is ensured, this state corresponding to the static holding state on a bearing of the outlet pressure in the absence of fluid flow, the three openings P, A and O being isolated from each other.

Selon la figure 2, sous l'action d'une première pression différentielle entre la cinquième 17 et la troisième chambre 20, le composant moteur 19 est déplacé d'une première course Co vers la troisième chambre 20 en poussant le clapet 1 contre le ressort 29, ce qui fait que le premier siège 2 s'ouvre, le deuxième siège 8 restant fermé sous l'effet de la force du ressort 29. Dans cette position, le fluide sous plus haute pression dans la première chambre 30, peut passer dans la deuxième chambre 3 en augmentant la pression de sortie dans la deuxième ouverture A communicant avec la première ouverture P, la troisième ouverture O étant isolée. Selon la figure 3, le composant moteur 19 qui peut être par exemple une membrane, est déplacé d'une deuxième course Cp sous l'effet d'une deuxième pression différentielle entre la troisième chambre 20 et la cinquième chambre 17 vers cette dernière de sorte que le premier siège 2 soit fermé par la première portée d'étanchéité 22 du clapet 1 et la deuxième portée d'étanchéité 9 soit séparée du deuxième siège 8. Dans cet état, la troisième chambre 20, communicante avec la deuxième chambre 3 par l'orifice 21 est purgée, la pression dans les chambres 20 et 3 et dans la troisième ouverture A communicant avec la troisième ouverture O diminue, la première ouverture P étant isolée.30 According to Figure 2, under the action of a first differential pressure between the fifth 17 and the third chamber 20, the motor component 19 is moved from a first stroke Co to the third chamber 20 by pushing the valve 1 against the spring 29, so that the first seat 2 opens, the second seat 8 remaining closed under the effect of the force of the spring 29. In this position, the fluid under higher pressure in the first chamber 30, can pass into the second chamber 3 by increasing the outlet pressure in the second opening A communicating with the first opening P, the third opening O being isolated. According to FIG. 3, the motor component 19, which may for example be a membrane, is displaced by a second stroke Cp under the effect of a second differential pressure between the third chamber 20 and the fifth chamber 17 towards the latter. that the first seat 2 is closed by the first sealing surface 22 of the valve 1 and the second sealing surface 9 is separated from the second seat 8. In this state, the third chamber 20, communicating with the second chamber 3 by the orifice 21 is purged, the pressure in the chambers 20 and 3 and in the third opening A communicating with the third opening O decreases, the first opening P being isolated.

Claims

1) Valve or three-way valve controlled for fluid pressure regulation with a slide valve actuated by a motor component, balanced, mounted coaxially in a body, characterized in that it comprises a valve (1), a motor component (19) and a compression spring (29), located in a body (31) enclosing five chambers (30, 3, 20, 28 and 17) in a row, a hole (23) of central passage in a first partition (24) between the first chamber (30) and the second chamber (3), a first bore (6) and at least one orifice (21) passing through a second partition (7) between the second chamber (3) and the third chamber (20), - the valve (1), comprising on one side of a first sealing surface (22) in the first chamber (30) a first piston (25), is urged by the compression spring (29). ) so that the first sealing surface (22) can rest on a first seat (2) formed by the inlet e of the hole (23) in the first chamber (30), the first piston (25) passing through a second bore (27) between the first chamber (30) and the fourth chamber (28), the sealing being ensured by a first seal (26) mounted in the second bore (27), and on the opposite side, a rod (5) which passes through the second chamber (3) guided in the first bore (6) and having a second seat (8) defined by its opening at the free end in the third chamber (20), - the motor component (19) separates the third chamber (20) and the fifth chamber (17) integrally with the side of the third chamber (17). chamber (20) a second sealing surface (9) and on the side of the fifth chamber (17) a second piston (16) sealingly sliding in a third bore (12), the seal being provided by a second seal (14) in the third bore (27), followed by a first opening (0), located in an outer wall (13) of the fifth chamber (17), the motor component (19), the second sealing surface (9) and the second piston being traversed by a second channel (15),

2) Valve according to claim 1, characterized in that the seats (2, 8), the pistons (25, 16) and the sealing surfaces (22, 9) have the same sealing diameter.

3) valve according to any one of the preceding claims, characterized in that the valve (1) and the rod (5) are traversed axially by a first channel (4) .- 7-

4) Valve according to any one of the preceding claims, characterized in that the second piston (16), the motor component (19) and the second seat (8) are traversed axially by a second channel (15).

5) Valve according to any one of the preceding claims, characterized in that the fourth chamber (28) is in communication with the first opening (0) by the first (4) and the second channel (15). 10