WO2017085390A1 - Vanne de regulation d'un debit de fluide - Google Patents

Vanne de regulation d'un debit de fluide Download PDF

Info

Publication number
WO2017085390A1
WO2017085390A1 PCT/FR2016/052954 FR2016052954W WO2017085390A1 WO 2017085390 A1 WO2017085390 A1 WO 2017085390A1 FR 2016052954 W FR2016052954 W FR 2016052954W WO 2017085390 A1 WO2017085390 A1 WO 2017085390A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
valve
closed position
zone
conduit
opening
Prior art date
Application number
PCT/FR2016/052954
Other languages
English (en)
Inventor
Adeline DE COLIGNY
Simon MIDRIER
Frédéric Ribera
Rudy BATTISTELLA
Original Assignee
Valeo Systemes De Controle Moteur
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes De Controle Moteur filed Critical Valeo Systemes De Controle Moteur
Priority to EP16809990.1A priority Critical patent/EP3377790A1/fr
Publication of WO2017085390A1 publication Critical patent/WO2017085390A1/fr

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32—Details
    • F16K1/34—Cutting-off parts, e.g. valve members, seats
    • F16K1/42—Valve seats
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/32—Details
    • F16K1/54—Arrangements for modifying the way in which the rate of flow varies during the actuation of the valve

Definitions

  • the present invention relates to a fluid flow control valve, for example used in an exhaust gas recirculation circuit (or EGR circuit of the English "Exhaust Gas Recirculation") of a motor vehicle engine.
  • the field of the present invention is that of the equipment for supplying the motor, in particular the actuators or metering valves which participate in the operation of the internal combustion engines.
  • Such a valve comprises a valve body comprising a first conduit ensuring the admission of the exhaust gas into the valve and a second conduit ensuring the gas outlet of the valve.
  • such a valve generally comprises a valve or valve slidably mounted in one of the conduits of the valve between a closed position in which the valve is applied against a seat arranged in the conduit and an extreme open position in which the valve is removed from the seat.
  • the valve is moved by an actuator between its closed position and its open position to adjust the spacing or lift of the valve relative to its seat and thus the section of the exhaust gas, the extreme opening position ensuring a maximum flow of exhaust gases in the valve.
  • a solution developed by the Applicant was to create a restriction by acting on the shape of the valve, also called valve head, thus reducing the flow of recirculated exhaust gas on the low levees and the intermediate lifts.
  • the invention proposes to provide a valve valve having a precise control of the flow of the fluid especially for very low flow rates.
  • the present invention relates to a fluid flow control valve comprising:
  • valve movable in translation in the conduit over a predetermined stroke between a closed position and an extreme open position
  • valve and the opening are arranged in such a way that the flow of fluid flowing between the valve and the opening has a variation whose slope increases with the stroke of the valve relative to the closed position on at least a portion of the predetermined stroke from the closed position, for a fluid temperature and a pressure difference between upstream and downstream of the given opening.
  • the shape of the opening and / or the shape of the valve are arranged in such a way that the flow of fluid flowing between the valve and the opening has a variation whose slope increases with the running the valve over at least a portion of the predetermined stroke from the closed position for a given temperature and pressure difference.
  • the fluid flow control valve according to the invention may also comprise one or more of the following characteristics, considered individually or in any technically possible combination:
  • the duct comprises a fluid flow control zone whose one end is delimited by the line of contact with the valve when it is in the closed position, the control zone comprising, facing the valve, a curvilinear profile surface; flaring from the nip in the sliding direction of the valve from the closed position to the extreme open position;
  • control zone comprises a second zone comprising a curvilinear profile surface of opposite concavity with respect to the concavity of the first zone;
  • the curvilinear profile of the flared surface of the control zone comprises an alternation of concave portions and convex portions spaced apart by linear segments;
  • control zone extends over at least a quarter of the predetermined stroke between the closed position and the extreme open position, preferably on at least one third of the predetermined stroke, preferably more preferably on at least half the predetermined race; the control zone extends over at least 4 mm along the longitudinal axis of the duct;
  • the first zone extends over at least 5% of the extent of the control zone
  • the second zone extends over at least 30% of the extent of the control zone
  • the control zone is formed by the inner wall of the conduit and / or a seat attached to the conduit;
  • valve is an exhaust gas recirculation valve
  • control zone comprises a first zone delimited by the line of contact with the valve when it is in the closed position, the first zone having a complementary surface of a portion of the surface of the valve delimited by the nip ;
  • the surface of the first zone has a curvilinear profile comprising an arc of a circle;
  • the surface of the second zone has a curvilinear profile comprising an arc of a circle;
  • the arc of the profile of the second zone has a radius of between 2 and 8 cm, preferably 5 cm;
  • the first zone and the second zone are spaced apart by an intermediate zone comprising a linear profile surface
  • the intermediate zone is flared linearly at an angle of between 5 ° and 15 ° with respect to the longitudinal axis of the duct, preferably 7 °;
  • control zone extends over the entire predetermined path between the closed position and the extreme open position
  • intermediate zone between the first zone and the second zone extends over 30% of the extent of the control zone
  • the flow rate of fluid flowing between the valve and the opening varies with the stroke of the valve whose slope increases over at least 10% of the predetermined stroke from the closed position, preferably at least 20%;
  • valve duct and the seat attached to the duct are made of different materials
  • valve duct is made of aluminum
  • the conduit of the valve is made of thermosetting polymer
  • the conduit of the valve is made of thermoplastic polymer
  • the seat attached to the valve pipe is made of stainless steel
  • the seat attached to the valve channel is made of aluminum
  • the seat attached to the valve duct is made of thermosetting polymer
  • the seat attached to the valve duct is made of thermoplastic polymer
  • valve and the opening are arranged in such a way that the flow rate of fluid circulating between the valve and the opening has a linear variation with the stroke of the valve on at least a part of the predetermined stroke after the variation of which the slope increases with the race.
  • FIG. 1 is a partial schematic sectional view of a first embodiment of a valve according to the invention wherein the valve is in a closed position;
  • FIG. 2 is a partial schematic view of the valve of FIG. 1 in which the valve is in an extreme open position
  • FIG. 3 is a graph showing the variation of the flow rate of fluid flowing in a valve according to the invention as a function of the lifting of the valve relative to the seat;
  • FIG. 4 is an enlarged partial schematic view of the seat of the valve and of the valve in an intermediate position between the closed position illustrated in FIG. 1 and the extreme open position illustrated in FIG. 2;
  • FIG. 5 is a partial schematic sectional view of a second embodiment of a valve according to the invention wherein the valve is in a closed position.
  • Figures 1 to 4 illustrate a first embodiment of a fluid flow control valve according to the invention.
  • the valve 10 comprises a body 12 including in particular a conduit 14 having an opening 16 allowing the flow of fluid and delimiting a seat 18 for a valve or valve 20.
  • this valve is an exhaust gas recirculation valve, also called EGR valve.
  • EGR valve exhaust gas recirculation valve
  • conduit 14 is intended to be connected to a fluid inlet pipe, here exhaust gas, to ensure the admission of exhaust gas into the valve, according to the arrow F illustrated in FIG. 2.
  • valve also comprises another conduit (not shown) for ensuring the exit of gas from the valve, in particular with a view to their recirculation.
  • this other conduit extends perpendicular to the conduit 14 defining the seat of the valve.
  • the valve 20 of the valve is integral with one end of a rod forming a slide 22 mounted to slide in the conduit 14 of the body 12 between a closed or closed position and an extreme open position.
  • the so-called nominal operation of the valve corresponds to the stabilized operation of the valve, that is to say, excluding transient phenomena due to the pulsating effects in the variations between the upstream and downstream pressures of the fluid.
  • the opening 16 is a fluid inlet in the conduit of the valve body.
  • valve head 20 moves away from the conduit 14 of the valve body as it moves from the closed position to the extreme open position.
  • the valve 20 in the closed position, the valve 20 is applied against the seat 18 so as to completely close the opening.
  • the valve 20 bears against the seat in the closed position, whereas in the extreme open position illustrated in FIG. 2, the valve 20 is moved away from the seat 18.
  • the extreme open position also corresponds to the maximum lifting position of the valve 20 with respect to its closed position, in which the peripheral edge 21 defines with the seat 18 in line with the latter a theoretical maximum section for the passage of gases and therefore a maximum fluid flow in the valve.
  • the slide rod 22 is generally slidably received in a bore in a planar wall of the valve body and extending facing the seat 18 perpendicular thereto.
  • a motor (not shown) is fixed in the body 12 to drive in translation the slide 22 and thus the valve 20 via an actuator.
  • the motor has an output gear connected by a set of gears to a pinion formed of a toothed sector, the gear set being mounted on the body 12.
  • the output gear, the gear set and the pinion pivot about axes parallel to the sliding direction A of the slide 22.
  • the pinion can be associated with a device for transforming a rotational movement of the pinion into a pinion. translational movement of the slider 22.
  • the valve can also rotate on itself about the axis A while sliding in the sliding direction A of the slider 22 which is substantially perpendicular to the seat 18.
  • valve 20 and the opening 16 of the valve 10 are arranged so that the flow of fluid flowing between the valve and the opening has a variation whose slope increases with the stroke of the valve relative to the closed position on at least a part of the predetermined stroke from the closed position, for a fluid temperature and a pressure difference between the upstream and the downstream of the given opening.
  • the predetermined stroke is defined by the maximum lift or maximum stroke that can travel the valve head to move from the closed position to the extreme open position.
  • this curve has a positive second derivative at least on a part of the curve, denoted zone A.
  • Such a valve thus makes it possible to obtain a progressivity of the flow of the fluid, in particular for the low lifts.
  • Such progressivity for example of the exponential type for low levees, makes it possible to obtain a high level of precision in this zone of low levees which is generally frequently used in operation.
  • the shape of the opening and / or the shape of the valve are arranged so that the flow of fluid flowing between the valve and the opening has a variation whose slope increases with the stroke of the valve on at least a portion of the predetermined stroke from the closed position, for a given temperature and pressure difference.
  • valve and the opening may be advantageously arranged so that the flow rate of fluid flowing between the valve and the opening has a linear variation with the stroke of the valve on at least a portion of the predetermined stroke after the variation whose slope increases with the race, as is the case for the zone B of the curve whose rise is between 4 and 6 mm for example.
  • the conduit 14 comprises a fluid flow control zone 30, one end 32 of which is delimited by the contact line 34 with the valve 20 when the latter is in the closed position.
  • This control zone 30 is more visible in FIG. 4 which illustrates an enlarged view of a section of the control zone of the duct and of a part of the valve head in an intermediate position between the extreme positions of closure and of 'opening.
  • the control zone 30 comprises facing the valve 20 a surface 36 of curvilinear profile flaring from the contact line 34 in the translation direction T of the valve when it passes from the closed position to the extreme position opening.
  • the surface 36 of the control zone 30 having a curvilinear profile has a narrow base 37 directed towards the valve head 20 and flares away to a peripheral edge 38 of the seat 18.
  • the surface 36 of the control zone 30 is a surface of revolution of a curvilinear generatrix.
  • the surface 36 has a diameter that expands from the end 32 delimited by the contact line 34 with the valve in the closed position towards the opening 16 of the valve in the direction T of translation of the valve in order to open the conduit.
  • the curvilinear profile of the flared surface of the control zone comprises an alternation of concave portions and convex portions spaced apart by linear segments.
  • the control zone 30 includes a first zone 40 delimited by the contact line 34 with the valve 20 when the latter is in the closed position.
  • the first zone 40 has a surface complementary to a portion 42 of the surface of the valve 20 delimited by the nip 34.
  • the surface of the first zone 40 has a curvilinear profile comprising a circular arc.
  • control zone 30 comprises a second zone 44 having a curvilinear profile surface of opposite concavity with respect to the concavity of the first zone 40.
  • the surface of the second zone 44 has a curvilinear profile preferably comprising a circular arc.
  • the arc of the profile of the second zone 44 has a radius of between 2 and 8 cm, preferably 5 cm.
  • the first zone 40 and the second zone 44 are spaced apart by an intermediate zone 46 having a linear profile surface.
  • the intermediate zone 46 flares linearly at an angle ⁇ between 5 ° and 15 ° relative to the longitudinal axis A of the duct 12, preferably 7 °.
  • the surface 36 of the control zone 30 has the function of improving the flow rate and especially the progressivity thereof with the lifting of the valve head especially for low flow rates.
  • the shape of the surface 36 of the curved generator revolution surface control area 30 facilitates the realization of the control zone and consequently of the seat when the latter is integrally formed on the seat attached to the duct.
  • the shape of the generator in an arc of circle combines simplicity of realization and efficiency.
  • control zone 30 extends over at least a quarter of the predetermined stroke between the closed position and the extreme open position, preferably on at least one third of the predetermined stroke, more preferably on the less than half of the predetermined course.
  • control zone 30 may extend over the entire predetermined path between the closed position and the extreme open position.
  • control zone 30 extends over at least 4 mm along the longitudinal axis A of the duct 12.
  • the first zone 40 extends over at least 5% of the extent of the control zone 30.
  • the second zone 44 extends over at least 30% of the extent of the control zone 30.
  • the intermediate zone 46 between the first zone 40 and the second zone 44 extends over 30% of the extent of the control zone 30.
  • the flow rate of fluid flowing between the valve 20 and the opening 16 has a variation with the stroke of the valve whose slope increases over at least 10% of the predetermined stroke from the closed position, and preferably at the less than 20%.
  • the control zone 30 is formed by the inner wall of a seat 18 attached to the conduit 14.
  • the conduit 14 of the valve and the seat 18 reported on the conduit are made of different materials.
  • the conduit of the valve for example aluminum while the seat attached to the pipe of the valve is stainless steel.
  • the conduit of the valve may be thermoplastic polymer or thermosetting polymer.
  • the seat attached to the conduit of the valve may be thermoplastic polymer or thermosetting polymer.
  • the shape of the surface of the curved generator revolution surface control area facilitates the realization of the control zone and therefore the seat when it is integrally formed on the seat attached to the conduit.
  • the shape of the generator in an arc of circle combines simplicity of realization and efficiency. Thus, the production of such a surface is easy by traditional means of machining and relatively inexpensive.
  • valve according to the invention advantageously makes it possible to increase the total height of the seat of the valve so as to better control the progressivity of the effective cross section and consequently of the fluid flow, and thus to better control the progressiveness of the valve. Permeability of the valve throughout its opening.
  • FIG. 5 illustrates a second embodiment of a valve 100 according to the invention which differs from the valve according to the first embodiment in that the movement of the valve illustrated by the arrow T 'of the closed position towards the extreme open position is in the same direction of flow of the fluid in nominal operation illustrated by the arrow F.
  • the opening 1 16 of the duct 1 14 is an inlet orifice fluid in the conduit of the valve body.
  • valve head 120 slides inside the conduit 1 14 of the valve body when it passes from the closed position to the extreme open position.
  • control zone 130 also comprises, facing the valve 120, a surface 136 of curvilinear profile flaring out from the line of contact 134 in the direction T 'of translation of the valve when it passes from the closed position to the extreme open position.
  • surface 136 of the control zone 130 having a curvilinear profile has a narrow base directed towards the valve head 120 and flares away to a peripheral edge 138 of the seat 1 18.
  • control zone 30, 130 is formed by the inner wall of a seat attached to the duct.
  • control zone may be formed by the inner wall of the conduit only or both on the inner wall of the conduit and the inner wall of a seat attached to the conduit.
  • the conduit opening is a fluid inlet in the conduit of the valve body.
  • the opening may be a fluid outlet of the valve body.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Lift Valve (AREA)
  • Temperature-Responsive Valves (AREA)

Abstract

Une vanne (10) de régulation de débit d'un fluide comportant : un conduit (14) comportant une ouverture (16) permettant un écoulement du fluide, et une soupape (20) mobile en translation dans le conduit (14) sur une course prédéterminée entre une position de fermeture et une position extrême d'ouverture

Description

VANNE DE RÉGULATION D'UN DÉBIT DE FLUIDE
La présente invention concerne une vanne de régulation de débit de fluide, par exemple utilisable dans un circuit de recirculation de gaz d'échappement (ou circuit EGR de l'anglais « Exhaust Gaz Recirculation ») d'un moteur thermique de véhicule automobile.
En particulier, le domaine de la présente invention est celui des équipements pour l'alimentation du moteur, notamment les actionneurs ou vannes doseuses qui participent au fonctionnement des moteurs à combustion interne.
Une telle vanne comporte un corps de vanne comprenant un premier conduit assurant l'admission des gaz d'échappement dans la vanne et un deuxième conduit assurant la sortie des gaz de la vanne.
En outre, une telle vanne comprend généralement un clapet ou soupape monté coulissant dans un des conduits de la vanne entre une position de fermeture dans laquelle le clapet est appliqué contre un siège agencé dans le conduit et une position extrême d'ouverture dans laquelle le clapet est écarté du siège.
Le clapet est mis en mouvement au moyen d'un actionneur entre sa position de fermeture et sa position d'ouverture pour régler l'écartement ou levée du clapet par rapport à son siège et ainsi la section de passage des gaz d'échappement, la position extrême d'ouverture assurant un débit maximal des gaz d'échappement dans la vanne.
Une telle vanne est très sollicitée dans les faibles débits surtout pour des moteurs thermiques de type à allumage commandé. Elle nécessite par conséquent un contrôle précis pour cette gamme de faibles débits.
Une solution développée par la Demanderesse consistait à créer une restriction en agissant sur la forme du clapet, également appelé tête de soupape, permettant ainsi de diminuer le débit des gaz d'échappement recirculés sur les faibles levées et les levées intermédiaires.
Cependant, cette solution conduisait à guider le fluide sur les très faibles levées de soupape ce qui empêchait d'atteindre une progressivité intéressante pour les faibles débits.
Il existe donc un besoin d'améliorer la progressivité du débit des vannes à soupape, notamment de type EGR, en particulier sur les faibles et très faibles levées. Ainsi, l'invention propose de fournir une vanne à soupape ayant un contrôle précis du débit du fluide notamment pour de très faibles débits.
À cet effet, la présente invention a pour objet une vanne de régulation de débit de fluide comportant :
- un conduit comportant une ouverture permettant un écoulement du fluide, et
- une soupape mobile en translation dans le conduit sur une course prédéterminée entre une position de fermeture et une position extrême d'ouverture,
dans laquelle la soupape et l'ouverture sont agencées de manière à ce que le débit de fluide circulant entre la soupape et l'ouverture présente une variation dont la pente augmente avec la course de la soupape par rapport à la position de fermeture sur au moins une partie de la course prédéterminée à partir de la position de fermeture, pour une température de fluide et une différence de pressions entre l'amont et l'aval de l'ouverture données.
Notamment selon un mode de réalisation préféré, la forme de l'ouverture et/ou la forme de la soupape sont agencées de manière à ce que le débit de fluide circulant entre la soupape et l'ouverture présente une variation dont la pente augmente avec la course de la soupape sur au moins une partie de la course prédéterminée à partir de la position de fermeture, pour une température et une différence de pressions données.
Ainsi, une telle vanne permet d'obtenir un contrôle précis du débit du fluide pour de très faibles débits correspondant à de faibles levées ou levées intermédiaires.
Grâce à la forme du siège et/ou à la forme de la soupape de la vanne, les courbes de progressivité souhaitées entre la levée de la soupape et le débit de fluide sont obtenues.
La vanne de régulation de débit de fluide selon l'invention peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- le mouvement de la soupape de la position de fermeture vers la position extrême d'ouverture est dans la direction d'écoulement du fluide en fonctionnement nominal ;
- le mouvement de la soupape de la position de fermeture à la position extrême d'ouverture est dans la direction opposée à la direction d'écoulement du fluide en fonctionnement nominal ; - le conduit comporte une zone de contrôle du débit de fluide dont une extrémité est délimitée par la ligne de contact avec la soupape lorsqu'elle est en position de fermeture, la zone de contrôle comportant en regard de la soupape une surface de profil curviligne s'évasant à partir de la ligne de contact dans la direction de coulissement de la soupape de la position de fermeture vers la position extrême d'ouverture ;
- la zone de contrôle comporte une seconde zone comportant une surface de profil curviligne de concavité opposée par rapport à la concavité de la première zone ;
- le profil curviligne de la surface évasée de la zone de contrôle comporte une alternance de portions concaves et de portions convexes espacées par des segments linéaires ;
- la zone de contrôle s'étend sur au moins un quart de la course prédéterminée entre la position de fermeture et la position extrême d'ouverture, de préférence sur au moins un tiers de la course prédéterminée, encore de préférence sur au moins la moitié de la course prédéterminée ; la zone de contrôle s'étend sur au moins 4 mm selon l'axe longitudinal du conduit ;
- la première zone s'étend sur au moins 5 % de l'étendue de la zone de contrôle ;
- la seconde zone s'étend sur au moins 30 % de l'étendue de la zone de contrôle ;
- la zone de contrôle est formée par la paroi interne du conduit et/ou d'un siège rapporté sur le conduit ;
- la vanne est une vanne de recyclage des gaz d'échappement ;
- la position extrême d'ouverture assure un débit maximal du fluide dans la vanne ;
- l'ouverture du conduit est totalement obturée par la soupape dans la position de fermeture ;
- la zone de contrôle comporte une première zone délimitée par la ligne de contact avec la soupape lorsqu'elle est en position de fermeture, la première zone ayant une surface complémentaire d'une portion de la surface de la soupape délimitée par la ligne de contact ;
- la surface de la première zone a un profil curviligne comportant un arc de cercle ; - la surface de la seconde zone a un profil curviligne comportant un arc de cercle ;
- l'arc de cercle du profil de la seconde zone a un rayon compris entre 2 et 8 cm, de préférence 5 cm ;
- la première zone et la seconde zone sont espacées par une zone intermédiaire comportant une surface de profil linéaire ;
la zone intermédiaire s'évase linéairement selon un angle compris entre 5° et 15° par rapport à l'axe longitudinal du conduit, de préférence 7° ;
- la zone de contrôle s'étend sur toute la course prédéterminée entre la position de fermeture et la position extrême d'ouverture ;
dans laquelle la zone intermédiaire entre la première zone et la seconde zone s'étend sur 30 % de l'étendue de la zone de contrôle ;
- le débit de fluide circulant entre la soupape et l'ouverture présente une variation avec la course de la soupape dont la pente augmente sur au moins 10 % de la course prédéterminée à partir de la position de fermeture, de préférence au moins 20 % ;
- le conduit de la vanne et le siège rapporté sur le conduit sont en matériaux différents ;
le conduit de la vanne est en aluminium ;
- le conduit de la vanne est en polymère thermodurcissable ;
- le conduit de la vanne est en polymère thermoplastique ;
- le siège rapporté sur le conduit de la vanne est en inox ;
- le siège rapporté sur le conduit de la vanne est en aluminium ;
- le siège rapporté sur le conduit de la vanne est en polymère thermodurcissable ;
- le siège rapporté sur le conduit de la vanne est en polymère thermoplastique ;
- la soupape et l'ouverture sont agencées de manière à ce que le débit de fluide circulant entre la soupape et l'ouverture présente une variation linéaire avec la course de la soupape sur au moins une partie de la course prédéterminée après la variation dont la pente augmente avec la course.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs et illustrés, accompagnée des figures suivantes : - la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe d'un premier mode de réalisation d'une vanne selon l'invention dans lequel la soupape est dans une position de fermeture ;
- la figure 2 est une vue schématique partielle de la vanne de la figure 1 dans laquelle la soupape est dans une position extrême d'ouverture ;
- la figure 3 est un graphique représentant la variation du débit de fluide circulant dans une vanne selon l'invention en fonction de la levée de la soupape par rapport au siège ;
- la figure 4 est une vue schématique partielle agrandie du siège de la vanne et de la soupape dans une position intermédiaire entre la position de fermeture illustrée en figure 1 et la position extrême d'ouverture illustrée en figure 2 ; et
- la figure 5 est une vue schématique partielle en coupe d'un second mode de réalisation d'une vanne selon l'invention dans lequel la soupape est dans une position de fermeture.
Sur les figures, les éléments analogues sont désignés par des références identiques. En outre, les différents éléments ne sont pas nécessairement représentés à l'échelle afin de présenter une vue permettant de faciliter la compréhension de l'invention.
Les figures 1 à 4 illustrent un premier mode de réalisation d'une vanne de régulation de débit de fluide selon l'invention.
La vanne 10 comprend un corps 12 comprenant notamment un conduit 14 présentant une ouverture 16 permettant l'écoulement du fluide et délimitant un siège 18 pour un clapet ou soupape 20.
Par exemple, cette vanne est une vanne de recyclage des gaz d'échappement, également appelée vanne EGR. A cet effet, elle est destinée à être raccordée à une canalisation d'évacuation des gaz d'échappement.
En particulier, le conduit 14 est destiné à être raccordé à une canalisation d'arrivée du fluide, ici des gaz d'échappement, afin d'assurer l'admission des gaz d'échappement dans la vanne, selon la flèche F illustrée en figure 2.
En outre, la vanne comporte également un autre conduit (non illustré) destiné à assurer la sortie des gaz de la vanne, notamment en vue de leur recirculation. De préférence, cet autre conduit s'étend perpendiculairement au conduit 14 délimitant le siège de la soupape. La soupape 20 de la vanne est solidaire d'une extrémité d'une tige formant un coulisseau 22 monté pour coulisser dans le conduit 14 du corps 12 entre une position de fermeture ou d'obturation et une position extrême d'ouverture.
Dans ce premier mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 2, le mouvement de la soupape illustré par la flèche T de la position de fermeture (figure 1 ) à la position extrême d'ouverture (figure 2) est dans la direction opposée à la direction d'écoulement du fluide en fonctionnement nominal illustré par la flèche F.
Au sens de l'invention, le fonctionnement dit nominal de la vanne correspond au fonctionnement stabilisé de la vanne, c'est-à-dire hors phénomènes transitoires dus aux effets pulsatoires dans les variations entre les pressions amont et aval du fluide. Ici, l'ouverture 16 est un orifice d'entrée du fluide dans le conduit du corps de vanne.
En d'autres termes, dans ce premier mode de réalisation, la tête de soupape 20 s'éloigne du conduit 14 du corps de vanne lorsqu'elle passe de la position de fermeture à la position extrême d'ouverture.
En regard de la figure 1 , dans la position de fermeture, la soupape 20 est appliquée contre le siège 18 de sorte à obturer totalement l'ouverture. En d'autres termes, la soupape 20 est en appui contre le siège dans la position de fermeture, tandis que dans la position extrême d'ouverture illustrée en figure 2, la soupape 20 est écartée du siège 18. La position extrême d'ouverture correspond également à la position de levée maximale de la soupape 20 par rapport à sa position de fermeture, dans laquelle le bord périphérique 21 définit avec le siège 18 à l'aplomb de celui-ci une section maximale théorique de passage des gaz et donc un débit maximal du fluide dans la vanne.
La tige formant coulisseau 22 est généralement reçue à coulissement dans un alésage ménagé dans une paroi plane du corps de vanne et s'étendant en regard du siège 18 perpendiculairement à celui-ci.
Un moteur (non illustré) est fixé dans le corps 12 pour entraîner en translation le coulisseau 22 et donc la soupape 20 via un actionneur. Par exemple, le moteur a un pignon de sortie relié par un jeu d'engrenages à un pignon formé d'un secteur denté, le jeu d'engrenages étant monté sur le corps 12. Le pignon de sortie, le jeu d'engrenages et le pignon pivotent autour d'axes parallèles à la direction A de coulissement du coulisseau 22. En outre, le pignon peut être associé à un dispositif de transformation d'un mouvement de rotation du pignon en un mouvement de translation du coulisseau 22. Dans ce cas, la soupape peut également tourner sur elle-même autour de l'axe A tout en coulissant selon la direction A de coulissement du coulisseau 22 qui est sensiblement perpendiculaire au siège 18.
En outre, la soupape 20 et l'ouverture 16 de la vanne 10 sont agencées de manière à ce que le débit de fluide circulant entre la soupape et l'ouverture présente une variation dont la pente augmente avec la course de la soupape par rapport à la position de fermeture sur au moins une partie de la course prédéterminée à partir de la position de fermeture, pour une température de fluide et une différence de pressions entre l'amont et l'aval de l'ouverture données. La course prédéterminée est définie par la levée maximale ou course maximale que peut parcourir la tête de soupape pour passer de la position de fermeture à la position extrême d'ouverture.
En d'autres termes, en référence à la figure 3 représentant la courbe illustrant la variation du débit de fluide circulant entre la soupape et l'ouverture en fonction de la levée ou écartement de la soupape par rapport à sa position de fermeture, cette courbe présente une dérivée seconde positive au moins sur une partie de la courbe, notée zone A.
Une telle vanne permet ainsi d'obtenir une progressivité du débit du fluide en particulier pour les faibles levées. Une telle progressivité par exemple du type exponentielle pour les faibles levées permet d'obtenir un fort niveau de précision dans cette zone de faibles levées qui est généralement fréquemment utilisée en fonctionnement.
De préférence, la forme de l'ouverture et/ou la forme de la soupape sont agencées de manière à ce que le débit de fluide circulant entre la soupape et l'ouverture présente une variation dont la pente augmente avec la course de la soupape sur au moins une partie de la course prédéterminée à partir de la position de fermeture, pour une température et une différence de pressions données.
En outre, la soupape et l'ouverture peuvent être avantageusement agencées de manière à ce que le débit de fluide circulant entre la soupape et l'ouverture présente une variation linéaire avec la course de la soupape sur au moins une partie de la course prédéterminée après la variation dont la pente augmente avec la course, comme c'est le cas pour la zone B de la courbe dont la levée est comprise entre 4 et 6 mm par exemple.
Avantageusement, le conduit 14 comporte une zone de contrôle 30 du débit de fluide dont une extrémité 32 est délimitée par la ligne de contact 34 avec la soupape 20 lorsque celle-ci est en position de fermeture. Cette zone de contrôle 30 est davantage visible sur la figure 4 qui illustre une vue agrandie d'une coupe de la zone de contrôle du conduit et d'une partie de la tête de soupape dans une position intermédiaire entre les positions extrêmes de fermeture et d'ouverture.
La zone de contrôle 30 comporte en regard de la soupape 20 une surface 36 de profil curviligne s'évasant à partir de la ligne de contact 34 dans la direction T de translation de la soupape quand elle passe de la position de fermeture vers la position extrême d'ouverture. Ainsi, la surface 36 de la zone de contrôle 30 ayant un profil curviligne a une base 37 étroite dirigée vers la tête de soupape 20 et s'évase à l'opposé jusqu'à un bord périphérique 38 du siège 18.
De préférence, la surface 36 de la zone de contrôle 30 est une surface de révolution de génératrice curviligne. En d'autres termes, la surface 36 a un diamètre qui s'agrandit à partir de l'extrémité 32 délimitée par la ligne de contact 34 avec la soupape en position de fermeture vers l'ouverture 16 de la vanne dans la direction T de translation de la soupape en vue de l'ouverture du conduit.
De préférence, le profil curviligne de la surface évasée de la zone de contrôle comporte une alternance de portions concaves et de portions convexes espacées par des segments linéaires.
Par exemple, selon le mode de réalisation illustré sur les figures et en particulier sur la figure 4, la zone de contrôle 30 comporte une première zone 40 délimitée par la ligne de contact 34 avec la soupape 20 lorsque celle-ci est en position de fermeture. La première zone 40 a une surface complémentaire d'une portion 42 de la surface de la soupape 20 délimitée par la ligne de contact 34. La surface de la première zone 40 a un profil curviligne comportant un arc de cercle.
En outre, la zone de contrôle 30 comporte une seconde zone 44 comportant une surface de profil curviligne de concavité opposée par rapport à la concavité de la première zone 40.
La surface de la seconde zone 44 a un profil curviligne comportant de préférence un arc de cercle. Avantageusement, l'arc de cercle du profil de la seconde zone 44 a un rayon compris entre 2 et 8 cm, de préférence 5 cm.
La première zone 40 et la seconde zone 44 sont espacées par une zone intermédiaire 46 comportant une surface de profil linéaire. La zone intermédiaire 46 s'évase linéairement selon un angle a compris entre 5° et 15° par rapport à l'axe longitudinal A du conduit 12, de préférence 7°. La surface 36 de la zone de contrôle 30 a pour fonction d'améliorer le débit et notamment la progressivité de celui-ci avec la levée de la tête de soupape notamment pour les faibles débits.
En outre, la forme de la surface 36 de la zone de contrôle 30 en surface de révolution de génératrice incurvée facilite la réalisation de la zone de contrôle et par conséquent du siège lorsque celle-ci est intégralement formée sur le siège rapporté sur le conduit. La forme de la génératrice en arc de cercle allie simplicité de réalisation et efficacité.
De préférence, la zone de contrôle 30 s'étend sur au moins un quart de la course prédéterminée entre la position de fermeture et la position extrême d'ouverture, de préférence sur au moins un tiers de la course prédéterminée, encore de préférence sur au moins la moitié de la course prédéterminée.
Alternativement, la zone de contrôle 30 peut s'étendre sur toute la course prédéterminée entre la position de fermeture et la position extrême d'ouverture.
Avantageusement, la zone de contrôle 30 s'étend sur au moins 4 mm selon l'axe longitudinal A du conduit 12.
Selon une variante, la première zone 40 s'étend sur au moins 5 % de l'étendue de la zone de contrôle 30.
Selon une autre variante, la seconde zone 44 s'étend sur au moins 30 % de l'étendue de la zone de contrôle 30.
La zone intermédiaire 46 entre la première zone 40 et la seconde zone 44 s'étend sur 30 % de l'étendue de la zone de contrôle 30.
Avantageusement, le débit de fluide circulant entre la soupape 20 et l'ouverture 16 présente une variation avec la course de la soupape dont la pente augmente sur au moins 10 % de la course prédéterminée à partir de la position de fermeture, et de préférence au moins 20 %.
Selon le mode de réalisation illustré sur les figures 1 , 2 et 4, la zone de contrôle 30 est formée par la paroi interne d'un siège 18 rapporté sur le conduit 14. De préférence, le conduit 14 de la vanne et le siège 18 rapporté sur le conduit sont en matériaux différents. Notamment, le conduit de la vanne par exemple en aluminium tandis que le siège rapporté sur le conduit de la vanne est en inox.
Selon d'autres modes de réalisation non représentés, le conduit de la vanne peut être en polymère thermoplastique ou en polymère thermodurcissable. De la même manière, le siège rapporté sur le conduit de la vanne peut être en polymère thermoplastique ou en polymère thermodurcissable. Ces modes de réalisation correspondent à des applications où la température des gaz est peu élevée, notamment lorsque les gaz sont refroidis en traversant un échangeur de chaleur avant de circuler dans la vanne. Une vanne selon l'invention permet avantageusement d'obtenir une progressivité du débit du fluide en fonction de la levée de la soupape par rapport à sa position de fermeture, en particulier pour les faibles levées. Une telle progressivité par exemple du type exponentielle pour les faibles levées permet d'obtenir un fort niveau de précision dans cette zone de faibles levées qui est généralement fréquemment utilisée en fonctionnement.
En outre, la forme de la surface de la zone de contrôle en surface de révolution de génératrice incurvée facilite la réalisation de la zone de contrôle et par conséquent du siège lorsque celle-ci est intégralement formée sur le siège rapporté sur le conduit. La forme de la génératrice en arc de cercle allie simplicité de réalisation et efficacité. Ainsi, la réalisation d'une telle surface est aisée par des moyens traditionnels d'usinage et relativement peu onéreuse.
De plus, la vanne selon l'invention permet avantageusement d'augmenter la hauteur totale du siège de la vanne de façon à mieux contrôler la progressivité de la section efficace et par conséquent du débit de fluide, et ainsi de mieux contrôler la progressivité de la perméabilité de la vanne tout au long de son ouverture.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe les variantes de réalisation entrant dans le cadre de l'invention défini par les revendications.
Notamment, la figure 5 illustre un second mode de réalisation d'une vanne 100 selon l'invention qui diffère de la vanne selon le premier mode de réalisation en ce que le mouvement de la soupape illustré par la flèche T' de la position de fermeture vers la position extrême d'ouverture est dans la même direction d'écoulement du fluide en fonctionnement nominal illustré par la flèche F. Dans l'exemple illustré en figure 5, l'ouverture 1 16 du conduit 1 14 est un orifice d'entrée du fluide dans le conduit du corps de vanne.
En d'autres termes, dans ce second mode de réalisation, la tête de soupape 120 coulisse à l'intérieur du conduit 1 14 du corps de vanne lorsqu'elle passe de la position de fermeture à la position extrême d'ouverture.
Dans ce cas, la zone de contrôle 130 comporte également en regard de la soupape 120 une surface 136 de profil curviligne s'évasant à partir de la ligne de contact 134 dans la direction T' de translation de la soupape quand elle passe de la position de fermeture vers la position extrême d'ouverture. Ainsi, la surface 136 de la zone de contrôle 130 ayant un profil curviligne a une base étroite dirigée vers la tête de soupape 120 et s'évase à l'opposé jusqu'à un bord périphérique 138 du siège 1 18.
En outre, dans les modes de réalisations illustrés et décrits, la zone de contrôle 30, 130 est formée par la paroi interne d'un siège rapporté sur le conduit. Néanmoins selon d'autres modes de réalisation, la zone de contrôle peut être formée par la paroi interne du conduit uniquement ou à la fois sur la paroi interne du conduit et la paroi interne d'un siège rapporté sur le conduit.
En outre, dans les modes de réalisations illustrés et décrits, l'ouverture du conduit est un orifice d'entrée du fluide dans le conduit du corps de vanne. Bien entendu, l'ouverture peut être un orifice de sortie du fluide du corps de vanne.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Vanne (10 ; 1 10) de régulation de débit d'un fluide comportant :
- un conduit (14 ; 1 14) comportant une ouverture (16 ; 1 16) permettant un écoulement du fluide, et
- une soupape (20 ; 120) mobile en translation dans le conduit (14 ; 1 14) sur une course prédéterminée entre une position de fermeture et une position extrême d'ouverture,
dans laquelle la soupape (20 ; 120) et l'ouverture (16 ; 1 16) sont agencées de manière à ce que le débit de fluide circulant entre la soupape et l'ouverture présente une variation dont la pente augmente avec la course de la soupape par rapport à la position de fermeture sur au moins une partie de la course prédéterminée à partir de la position de fermeture, pour une température de fluide et une différence de pressions entre l'amont et l'aval de l'ouverture données.
2. Vanne selon la revendication 1 , dans laquelle la forme de l'ouverture (16 ; 1 16) et/ou la forme de la soupape (20 ; 120) sont agencées de manière à ce que le débit de fluide circulant entre la soupape et l'ouverture présente une variation dont la pente augmente avec la course de la soupape sur au moins une partie de la course prédéterminée à partir de la position de fermeture, pour une température et une différence de pressions données.
3. Vanne selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le mouvement de la soupape de la position de fermeture vers la position extrême d'ouverture est dans la direction opposée à la direction d'écoulement du fluide en fonctionnement nominal.
4. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le conduit (14 ; 1 14) comporte une zone de contrôle (30 ; 130) du débit de fluide dont une extrémité (32 ; 132) est délimitée par la ligne de contact (34 ; 134) avec la soupape (20 ; 120) lorsqu'elle est en position de fermeture, la zone de contrôle (30 ; 130) comportant en regard de la soupape (20 ; 120) une surface de profil curviligne s'évasant à partir de la ligne de contact (34 ; 134) dans la direction de coulissement de la soupape de la position de fermeture vers la position extrême d'ouverture.
5. Vanne selon la revendication 4, dans laquelle la zone de contrôle (30) comporte une première zone (40) et une seconde zone (44) comportant une surface de profil curviligne de concavité opposée par rapport à la concavité de la première zone.
6. Vanne selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle le profil curviligne de la surface évasée de la zone de contrôle (30) comporte une alternance de portions concaves et de portions convexes espacées par des segments linéaires (46).
7. Vanne selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans laquelle la zone de contrôle (30) s'étend sur au moins un quart de la course prédéterminée entre la position de fermeture et la position extrême d'ouverture, de préférence sur au moins un tiers de la course prédéterminée, encore de préférence sur au moins la moitié de la course prédéterminée.
8. Vanne selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, dans laquelle la zone de contrôle (30) s'étend sur au moins 4 mm selon l'axe longitudinal (A) du conduit (14 ; 1 14).
9. Vanne selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, dans laquelle la zone de contrôle (30) est formée par la paroi interne du conduit (14 ; 1 14) et/ou d'un siège
(18 ; 1 18) rapporté sur le conduit.
10. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle la vanne (10 ; 1 10) est une vanne de recyclage des gaz d'échappement.
PCT/FR2016/052954 2015-11-20 2016-11-15 Vanne de regulation d'un debit de fluide WO2017085390A1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16809990.1A EP3377790A1 (fr) 2015-11-20 2016-11-15 Vanne de regulation d'un debit de fluide

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1561169 2015-11-20
FR1561169A FR3044066B1 (fr) 2015-11-20 2015-11-20 Vanne de regulation d'un debit de fluide

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017085390A1 true WO2017085390A1 (fr) 2017-05-26

Family

ID=55361669

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2016/052954 WO2017085390A1 (fr) 2015-11-20 2016-11-15 Vanne de regulation d'un debit de fluide

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3377790A1 (fr)
FR (1) FR3044066B1 (fr)
WO (1) WO2017085390A1 (fr)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6832619B1 (en) * 2001-04-20 2004-12-21 Woodward Governor Company Method to reduce flow forces in hydraulic valves
US20110180740A1 (en) * 2008-10-16 2011-07-28 Adrian Marica Poppet valve for pump systems with non-rigid connector to facilitate effective sealing
US20130112281A1 (en) * 2008-02-01 2013-05-09 Exxonmobil Chemical Patents Inc. High-Pressure Valve

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6832619B1 (en) * 2001-04-20 2004-12-21 Woodward Governor Company Method to reduce flow forces in hydraulic valves
US20130112281A1 (en) * 2008-02-01 2013-05-09 Exxonmobil Chemical Patents Inc. High-Pressure Valve
US20110180740A1 (en) * 2008-10-16 2011-07-28 Adrian Marica Poppet valve for pump systems with non-rigid connector to facilitate effective sealing

Also Published As

Publication number Publication date
FR3044066A1 (fr) 2017-05-26
FR3044066B1 (fr) 2018-04-27
EP3377790A1 (fr) 2018-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017037065A1 (fr) Dispositif d'actionnement pour moteur a combustion
EP1507080A1 (fr) Tuyère convergente divergente de turboréacteur
EP2881576B1 (fr) Module d'admission d'air
EP3601855B1 (fr) Vanne de régulation d'un débit de fluide
EP2850297B1 (fr) Vanne de circulation de fluide, notamment pour véhicule automobile, et dispositif de conditionnement thermique comprenant une telle vanne
WO2017085390A1 (fr) Vanne de regulation d'un debit de fluide
FR2910541A1 (fr) Systeme d'admission de gaz pour la generation d'ecoulement de rotation energetique de tumble
EP2850299B1 (fr) Vanne de circulation de fluide, notamment pour vehicule automobile, et dispositif de conditionnement thermique comprenant une telle vanne
EP2850349B1 (fr) Vanne de circulation de fluide
FR3068431A1 (fr) Vanne de regulation de debit d'un gaz
FR2950947A1 (fr) Vanne destinee, notamment, a etre implantee dans un circuit d'admission d'air d'un moteur thermique
EP3645922B1 (fr) Ensemble comprenant une vanne de régulation de débit d'un gaz assemblée a un réceptacle
FR3072430B1 (fr) Anneau de commande d'un etage d'aubes a calage variable pour une turbomachine
EP3044487B1 (fr) Vanne, notamment pour moteur thermique
EP3090168B1 (fr) Élément de vanne, notamment pour moteur thermique
FR2836959A1 (fr) Dispositif d'admission d'air dans un cylindre de moteur a combustion
FR2880119A1 (fr) Dispositif de simulation d'un moteur
FR3052526A1 (fr) Vanne de controle d'un debit de fluide
FR3103515A1 (fr) Siege de soupape d’echappement presentant un profil aerodynamique optimise
FR3068429A1 (fr) Organe d'obturation pour vanne de circulation de fluide
FR3065507A1 (fr) Dispositif d'entrainement en rotation, notamment pour une vanne, comprenant un engrenage et une jupe de protection contre la propagation des particules d'usure de l'engrenage
FR3067779A1 (fr) Dispositif d'actionnement pour actionneur de controle moteur, comprenant un mecanisme de vis a billes avec cage
FR3052527A1 (fr) Vanne de controle d'un debit de fluide comportant un corps de vanne
FR3068424A1 (fr) Dispositif d'actionnement pour actionneur de controle moteur
FR3065506A1 (fr) Dispositif d'entrainement en rotation comportant un element elastique de rappel et vanne de circulation de fluide le comprenant

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16809990

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2016809990

Country of ref document: EP