Soupape à tiroir commandée par au moins un électro-aimant La présente invention a pour objet une soupape à tiroir commandée par au moins un électro-aimant, pour la commande d'un fluide sous pression, hydraulique ou pneumatique, caractérisée en ce que l'armature de l'élec- tro-aimant est accouplée au tiroir de manière à permet tre un mouvement universel limité entre ces deux organes.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution .de la soupape objet de l'invention et une variante La fig. 1 est une coupe longitudinale de la première forme d'exécution.
La fig. 2 est une coupe longitudinale de la seconde forme d'exécution.
La fig. 3 est une coupe, à plus grande échelle, d'organes représentés aux fig. 1 et 2; et la fig. 4 est une coupe selon IV-IV de la fig. 3 et montre la variante.
La soupape représentée à la fig. 1 comprend un bloc 1 et deux électro-aimants 2 et 3 montés respectivement à chaque extrémité du bloc. Le bloc 1 est de forme géné rale parallélipipédique et comprend des faces extrêmes 4 et 5, une face supérieure 6 et une face inférieure 7. Le bloc présente un alésage 8 taillé avec précision et s'étendant d'une face extrême à l'autre et se terminant par des évidements fraisés 9 et 10 adjacents aux faces extrêmes 4 et 5 respectives. Les extrémités extérieures des évidements fraisés sont filetés.
L'alésage 8 présente aussi un évidement central annu laire 11 communiquant avec une lumière non représen tée s'ouvrant dans l'une des faces du bloc 1 pour l'entrée d'un fluide sous pression. Deux évidements annulaires 12 sont formés dans l'alésage symétrique ment de chaque côté de l'évidement 11 et communi quent respectivement par des passages 13 et 13a avec des lumières 14 et 14a dans la face inférieure 7 du bloc. Les lumières 14 et 14a permettent la connexion de la soupape à un ou plusieurs dispositifs non représentés utilisant le fluide sous pression commandé par la sou pape.
La soupape comprend un tiroir 15 comportant deux colliers 16 meulés avec précision pour s'ajuster étroite ment dans l'alésage 8 et espacés l'un de l'autre de façon que lorsque le tiroir est dans sa position centrale repré sentée à la fig. 1, les colliers masquent complètement et scellent les évidements 12. Le tiroir s'étend à chaque extrémité dans les évidements 9 et 10 et comporte à ses extrémités des parties 17 et 17a de diamètre réduit for mant deux épaulements annulaires 18 et 18a approxima tivement à mi-distance de la longueur axiale des évide ments 9 et 10.
Les électro-aimants 2 et 3 sont identiques et montés de manière semblable en opposition. Seul l'électro aimant 2 va être décrit.
L'électro-aimant 2 comprend un tube 19 d'une matière non magnétique fixé à l'une de ses extrémités dans un manchon 20 qui comporte un filet externe 21 et un épaulement annulaire tronconique 22, de sorte que le manchon peut être vissé dans l'évidement 9, l'épau lement 22 s'engageant de façon étanche avec une surface annulaire correspondante 23 sur le bloc 1.
A son autre extrémité,<B>l</B>e tube 19 est fermé par un bouchon 24, en matière ferromagnétique, dont l'extré mité interne se termine approximativement à mi-distance de la. longueur du tube par une face 25 dans laquelle est monté un anneau conducteur 26. L'extrémité externe 27 du bouchon 24 présente un diamètre réduit, elle s'étend au-delà de l'extrémité adjacente du tube 19 et est filetée extérieurement.
Un enroulement 28 bobiné sur une bobine 29 est monté sur le tube 19, l'enroulement étant connecté à un bloc de bornes 30 dans un coffret comprenant une base 31 et un couvercle 32, ce dernier présentant une ouver ture s'engageant sur l'extrémité externe 27 du bouchon 24 et étant maintenu en place par un écrou 33. La base 31 et le couvercle 32 présentent des ouvertures 34 pour l'entrée de conducteurs.
L'électro-aimant comprend aussi une armature 35 qui peut glisser dans l'extrémité avant du tube 19. L'extrémité avant 36 de l'armature présente un évide ment 37 qui reçoit l'extrémité 17 du tiroir 15 avec jeu et cette extrémité 36 de l'armature est couplée à l'extré mité 17 du tiroir par une goupille 38 s'étendant à tra vers l'armature et le tiroir.
L'extrémité 17 du tiroir (fig. 3) présente un alésage transversal 39 comportant un évidement 40 à chaque extrémité, la goupille 38 s'ajustant étroitement, par exemple avec un jeu de 0,05 mm, dans l'alésage 39, mais ce dernier s'étend axialement dans la direction de la gou pille sur une faible distance seulement. Cet arrangement permet un mouvement universel limité entre le tiroir et l'armature, c'est-à-dire un mouvement de rotation limité dans toute direction, tout en permettant seulement un très faible mouvement à vide axial entre l'armature et le tiroir.
La fi.. 4 montre une variante dans laquelle l'alésage 39 s'étendant transversalement à l'axe n'est pas de sec tion cylindrique mais allongée transversalement, de sorte que, sans augmentation du mouvement à vide axial entre l'armature et le tiroir par rapport à la construc tion précédente, une moindre précision dans l'aligne ment de l'armature et du tiroir est nécessaire.
L'armature 35 (fig. 1) présente quatre fentes pro fondes 41 pour assurer la communication, dans le tube 19, entre une extrémité de l'armature et l'autre.
L'extrémité 17a du tiroir 15 est couplée de même à l'armature 35a de l'électro-aimant 3, de sorte que l'excitation de l'un des électro-aimants produit une trac tion du tiroir en direction de cet électro-aimant. En posi tion de repos, le tiroir est maintenu dans la position médiane représentée à la fig. 1 par deux cuvettes 42 et 42a présentant chacune une ouverture axiale engagée à glissement respectivement sur les extrémités 17 et 17a du tiroir, ces cuvettes glissant librement dans les extrémités internes 43, 43a des manchons 20, 20a et étant sollicitées vers l'intérieur par des ressorts 44 et 44a, de sorte que les bords extérieurs des cuvettes s'appuient contre le fond des évidements 9 et 10 quand le tiroir est dans sa position médiane.
Les parois latéra les des cuvettes présentent chacune des ouvertures 45 pour permettre l'échappement du fluide sous pression provenant des évidements 12, après déplacement du tiroir. On voit, à la fig. 2, que les évidements 9 et 10 sont connectés respectivement par des trous 46 et 47 à une lumière de sortie 48 du bloc 1.
Comme les soupapes à tiroir connues, la soupape à tiroir représentée à la fig. 1 comprend un tiroir pré sentant deux colliers, une lumière d'entrée pour le fluide sous pression, une lumière d'échappement et deux lumières haute pression. Cette soupape n'est toutefois pas commandée mécaniquement mais par excitation de l'un ou l'autre des électro-aimants.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 2, le tiroir est agencé en tiroir central, en tandem, compor tant des colliers 16, deux colliers supplémentaires exté rieurs 49 et 49a et un collier central 50 d'une longueur axiale beaucoup plus faible que la longueur axiale de l'évidement central 11. En outre, le tiroir présente un premier conduit 51 mettant en communication les deux côtés d'un collier 16, et un second conduit 51a mettant en communication les deux côtés de l'autre collier 16.
Quand le tiroir est dans sa position centrale repré sentée à la fig. 2, une lumière d'entrée 52 pour le fluide sous pression communique par les conduits 51 et 51a avec les évidements 9 et 10, les lumières 46 et 47 et la lumière d'échappement 48. Lors de l'excitation de l'électro-aimant 2, le tiroir 15 est déplacé vers la gau che, de sorte que le collier 49a s'engage dans l'alésage 8 du bloc de la soupape pour empêcher toute commu nication par le conduit 51a avec l'évidement 10. Le col lier 50 s'engage aussi dans l'alésage 8 pour empêcher la communication entre la lumière 52 et l'évidement 9, le collier 16 de droite est déplacé par rapport à l'évide ment 12 de droite, de sorte que la lumière d'entrée 52 est mise en communication avec cet évidement 12 par le conduit 51a.
En même temps, l'évidement 12 de gau che est mis en communication, par le conduit 51 avec l'évidement 9 et de là avec la lumière d'échappement 48. L'excitation de l'autre électro-aimant 3 mettrait de même la lumière 52 en communication avec l'évidement 12 de gauche par le conduit 51, et mettrait l'évidement 12 de droite en communication avec l'évidement 10 et de là avec la lumière d'échappement 48 par le con duit 51a.
On pourrait utiliser d'autres arrangements du tiroir et du bloc de la soupape pour assurer différentes carac téristiques de commande du fluide sous pression. En particulier, l'ensemble pourrait comprendre un bloc de soupape et un tiroir associé agencé de manière à occu per seulement deux positions. Un seul ressort serait uti lisé pour pousser le tiroir dans l'une de ces deux posi tions et un seul électro-aimant assurerait le mouvement du tiroir contre l'action du ressort dans son autre posi tion.
Une telle soupape peut comprendre un bloc et un tiroir de construction semblable à celle représentée aux fig. 1 et 2, avec les modifications nécessaires pour que le tiroir ne puisse prendre que deux positions dans le bloc. Dans ce cas, l'un des électro-aimants est supprimé, par exemple l'électro-aimant 3, ainsi que le ressort 44a et la cuvette 42a, et le manchon 20a est fermé à son extrémité pour obturer l'évidement 10 de l'alésage 8 du bloc.
Le mouvement du tiroir vers la droite (fig. 1 et 2) est alors effectué par le ressort 44 et le mouvement du tiroir vers la gauche est effectué contre l'action du ressort 44 par excitation de l'électro-aimant 2.
La soupape décrite est de faibles dimensions et pré sente néanmoins une capacité comparativement grande. Par exemple, une soupape présentant une longueur totale de moins de 15 cm et un bloc d'approximativement 4,5 x 4,5 x 5 cm présente une surface efficace pour l'écoulement du fluide équivalente à celle d'un tuyau de 4,8 mm de diamètre.
Slide valve controlled by at least one electromagnet The present invention relates to a slide valve controlled by at least one electromagnet, for the control of a pressurized fluid, hydraulic or pneumatic, characterized in that the the armature of the electromagnet is coupled to the slide so as to allow limited universal movement between these two members.
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the valve which is the subject of the invention and a variant. FIG. 1 is a longitudinal section of the first embodiment.
Fig. 2 is a longitudinal section of the second embodiment.
Fig. 3 is a section, on a larger scale, of the organs shown in FIGS. 1 and 2; and fig. 4 is a section along IV-IV of FIG. 3 and shows the variant.
The valve shown in fig. 1 comprises a block 1 and two electromagnets 2 and 3 respectively mounted at each end of the block. The block 1 is of general parallelepipedal shape and comprises end faces 4 and 5, an upper face 6 and a lower face 7. The block has a bore 8 cut with precision and extending from one end face to the other. and ending with milled recesses 9 and 10 adjacent to the respective end faces 4 and 5. The outer ends of the countersunk recesses are threaded.
The bore 8 also has a central annular recess 11 communicating with an aperture (not shown) opening in one of the faces of the unit 1 for the entry of a pressurized fluid. Two annular recesses 12 are formed in the bore symmetrically on each side of the recess 11 and communicate respectively by passages 13 and 13a with slots 14 and 14a in the lower face 7 of the block. The openings 14 and 14a allow the connection of the valve to one or more devices not shown using the pressurized fluid controlled by the valve.
The valve comprises a spool 15 having two collars 16 precisely ground to fit tightly into the bore 8 and spaced apart from each other so that when the spool is in its central position shown in FIG. 1, the collars completely mask and seal the recesses 12. The drawer extends at each end into the recesses 9 and 10 and comprises at its ends parts 17 and 17a of reduced diameter forming two annular shoulders 18 and 18a approximately halfway along the axial length of recesses 9 and 10.
The electromagnets 2 and 3 are identical and mounted in a similar manner in opposition. Only the electromagnet 2 will be described.
The electromagnet 2 comprises a tube 19 of a non-magnetic material fixed at one of its ends in a sleeve 20 which has an external thread 21 and a frustoconical annular shoulder 22, so that the sleeve can be screwed into. the recess 9, the shoulder 22 sealingly engaging with a corresponding annular surface 23 on the block 1.
At its other end, the tube 19 is closed by a stopper 24, made of ferromagnetic material, the internal end of which ends approximately at mid-distance from the. length of the tube by a face 25 in which is mounted a conductive ring 26. The outer end 27 of the plug 24 has a reduced diameter, it extends beyond the adjacent end of the tube 19 and is externally threaded.
A winding 28 wound on a coil 29 is mounted on the tube 19, the winding being connected to a terminal block 30 in a box comprising a base 31 and a cover 32, the latter having an opening engaging the same. outer end 27 of the cap 24 and being held in place by a nut 33. The base 31 and the cover 32 have openings 34 for the entry of conductors.
The electromagnet also comprises an armature 35 which can slide in the front end of the tube 19. The front end 36 of the armature has a recess 37 which receives the end 17 of the slide 15 with clearance and this end 36 of the frame is coupled to the end 17 of the drawer by a pin 38 extending through the frame and the drawer.
The end 17 of the spool (Fig. 3) has a transverse bore 39 having a recess 40 at each end, the pin 38 fitting tightly, for example with a clearance of 0.05 mm, in the bore 39, but the latter extends axially in the direction of the pin for a small distance only. This arrangement allows limited universal movement between the spool and the frame, i.e., limited rotational movement in any direction, while allowing only very little axial free movement between the frame and the spool.
Fig. 4 shows a variant in which the bore 39 extending transversely to the axis is not of cylindrical section but transversely elongated, so that, without increasing the axial free movement between the armature and the drawer compared to the previous construction, less precision in the alignment of the frame and the drawer is necessary.
The frame 35 (FIG. 1) has four deep slits 41 to ensure communication, in the tube 19, between one end of the frame and the other.
The end 17a of the slide 15 is likewise coupled to the armature 35a of the electromagnet 3, so that the excitation of one of the electromagnets produces a traction of the slide in the direction of this electromagnet. magnet. In the rest position, the drawer is held in the middle position shown in FIG. 1 by two cups 42 and 42a each having an axial opening slidably engaged on the ends 17 and 17a of the drawer, these cups sliding freely in the internal ends 43, 43a of the sleeves 20, 20a and being urged inwards by springs 44 and 44a, so that the outer edges of the cups rest against the bottom of the recesses 9 and 10 when the drawer is in its middle position.
The side walls of the cuvettes each have openings 45 to allow the escape of pressurized fluid from the recesses 12, after displacement of the slide. We see, in fig. 2, that the recesses 9 and 10 are connected respectively by holes 46 and 47 to an exit lumen 48 of the block 1.
Like the known slide valves, the slide valve shown in FIG. 1 includes a drawer with two clamps, an inlet port for the pressurized fluid, an exhaust port and two high pressure ports. This valve is not however controlled mechanically but by excitation of one or the other of the electromagnets.
In the embodiment shown in FIG. 2, the drawer is arranged as a central drawer, in tandem, comprising collars 16, two additional external collars 49 and 49a and a central collar 50 of an axial length much shorter than the axial length of the central recess 11 In addition, the drawer has a first duct 51 putting in communication the two sides of a collar 16, and a second conduit 51a putting in communication the two sides of the other collar 16.
When the drawer is in its central position shown in fig. 2, an inlet port 52 for the pressurized fluid communicates via the conduits 51 and 51a with the recesses 9 and 10, the ports 46 and 47 and the exhaust port 48. During the energization of the electro- magnet 2, the spool 15 is moved to the left, so that the collar 49a engages in the bore 8 of the valve block to prevent any communication through the duct 51a with the recess 10. The collar connects 50 also engages bore 8 to prevent communication between lumen 52 and recess 9, collar 16 on the right is moved relative to recess 12 on the right, so that the inlet lumen 52 is placed in communication with this recess 12 via the conduit 51a.
At the same time, the left-hand recess 12 is placed in communication, via the conduit 51 with the recess 9 and thence with the exhaust port 48. The excitation of the other electromagnet 3 would likewise put the lumen 52 in communication with the left recess 12 through the conduit 51, and would place the right recess 12 in communication with the recess 10 and thence with the exhaust port 48 through the conduit 51a.
Other arrangements of the spool and valve block could be used to provide different control characteristics of the pressurized fluid. In particular, the assembly could comprise a valve block and an associated spool arranged so as to occupy only two positions. A single spring would be used to push the drawer in one of these two positions and a single electromagnet would ensure the movement of the drawer against the action of the spring in its other position.
Such a valve may comprise a block and a spool of construction similar to that shown in FIGS. 1 and 2, with the necessary modifications so that the drawer can take only two positions in the block. In this case, one of the electromagnets is omitted, for example the electromagnet 3, as well as the spring 44a and the cup 42a, and the sleeve 20a is closed at its end to close the recess 10 of the 'bore 8 of the block.
The movement of the spool to the right (fig. 1 and 2) is then effected by the spring 44 and the movement of the spool to the left is effected against the action of the spring 44 by energizing the electromagnet 2.
The valve described is small in size and nevertheless has a comparatively large capacity. For example, a valve with an overall length of less than 15 cm and a block of approximately 4.5 x 4.5 x 5 cm has an effective area for fluid flow equivalent to that of a 4-inch pipe, 8 mm in diameter.