EP1156276A1 - Controllable valve in particular for delivering a pulsating fluid flow - Google Patents

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EP1156276A1
EP1156276A1 EP20010401245 EP01401245A EP1156276A1 EP 1156276 A1 EP1156276 A1 EP 1156276A1 EP 20010401245 EP20010401245 EP 20010401245 EP 01401245 A EP01401245 A EP 01401245A EP 1156276 A1 EP1156276 A1 EP 1156276A1
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EP
European Patent Office
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valve
shutter
compressible member
valve according
actuator
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Withdrawn
Application number
EP20010401245
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German (de)
French (fr)
Inventor
Olivier Lemoine
Luc Jarry
Dominique Gresser
Christian Boutet
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Safmatic
Original Assignee
Safmatic
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F23K5/002—Gaseous fuel
    • F23K5/007—Details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
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    • F23K5/02—Liquid fuel
    • F23K5/14—Details thereof
    • F23K5/147—Valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2205/00—Pulsating combustion
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0318—Processes
    • Y10T137/0324—With control of flow by a condition or characteristic of a fluid
    • Y10T137/0379—By fluid pressure

Definitions

  • valve body 10 comprising a seat 12 which separates the interior of the body valve into an inlet chamber 14 and an outlet chamber 16 of the fluid. Rooms 14 and 16 are respectively equipped with pipes inlet 18 and outlet 20 which open into the side wall 10a of the valve body.
  • the valve also includes a valve shutter 22 movable along the axis XX 'of the valve body. This shutter is of course intended to cooperate with the seat 12 to define the flow rate of passage of the valve according to the position of the shutter.
  • the shutter 22 is connected by its face 22a opposite the seat 12 to an actuator 24.
  • the force F applied to the core 28 depends, of course, on the control voltage V applied to the coil 26.
  • V the control voltage
  • a voltage V m is applied such that the composition of the forces F and F' produces the desired position of the shutter.
  • the control voltage V M is zero.
  • the result of the forces F and F ' is such that the shutter 22 is moved away from its seat to produce the maximum flow.
  • valve body 10 with its upper chambers 14 and lower 16, its valve seat 12 and its movable shutter 22.
  • the face 22a of the shutter opposite the seat 12 is still connected by a rod rigid 30 to the movable core 28 of the actuator 24.
  • the other face 22b of the shutter is connected to the first end 38a of the element compressible 38 by a rigid rod 36 ', the other end 38b of the element compressible 38 being applied against the mechanical stop 40 '.

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Abstract

There is a mechanical bush (40'), and a arrangement (38) compressible under the force which is applied to it, including a first end fixed to the mechanical bush, and second rigid members (36') for kinematically connecting one of the faces of the movable flap (22b) to the second end of the compressible arrangement (38). The valve body (10) has a valve seat (12) separating the interior of the body into an inlet chamber (14) and an exit chamber (16), and a movable flap (22), and an actuator (24) having a fixed control part (26) for receiving the control signal, and a movable part (28). There are first rigid connectors (30) for connecting this movable part of the actuator (28) to the movable flap (22).

Description

La présente invention a pour objet une vanne et notamment une vanne qui peut être commandée pour délivrer à sa sortie un débit pulsé de gaz.The present invention relates to a valve and in particular a valve which can be controlled to deliver at its output a flow pulsed gas.

Par débit pulsé, il faut entendre que ce débit est alternativement à un niveau élevé et à un niveau bas pendant des périodes prédéterminées et résultant de l'application d'un signal de commande en général en créneaux.By pulsed flow, it should be understood that this flow is alternately at a high level and at a low level for periods predetermined and resulting from the application of a control signal in general in niche.

Des vannes susceptibles d'être commandées pour fournir à leur sortie un débit pulsé peuvent trouver de nombreuses applications et notamment dans des installations d'alimentation pulsée de brûleurs du type oxycombustible. Une telle installation est notamment décrite dans le document EP 524 880.Valves that can be ordered to supply their output a pulsed flow can find many applications and especially in pulsed burner supply systems of oxy-fuel type. Such an installation is described in particular in the document EP 524 880.

Comme cela est indiqué dans ce document, il a en effet été mis en évidence que, si on alimentait un brûleur à l'aide d'un débit pulsé au moins soit en carburant, soit en comburant, on pouvait obtenir une réduction très significative de la teneur en oxyde d'azote dans les fumées résiduelles du brûleur. Selon les installations, une vanne peut être placée sur l'alimentation en carburant, notamment en gaz naturel ou sur la conduite d'alimentation en comburant, typiquement de l'oxygène, ou sur ces deux conduites. Comme cela est également décrit dans le document mentionné ci-dessus, la fréquence de pulsation est de préférence inférieure à 1 Hz. En outre, pour obtenir un effet significatif de la diminution des oxydes d'azote produits, il est nécessaire que le débit ou la pression de gaz pulsé présente une forme aussi proche que possible de créneaux correspondant aux signaux de commande de la vanne ou des vannes utilisées.As stated in this document, it has indeed been evidence that, if a burner was supplied with a pulsed flow at less either in fuel or in combustion, we could obtain a very significant reduction of the nitrogen oxide content in the flue gases residual from the burner. Depending on the installation, a valve can be placed on the fuel supply, in particular natural gas or on the oxidizer supply line, typically oxygen, or to these two lines. As also described in the document mentioned above, the pulse frequency is preferably less than 1 Hz. In addition, to achieve a significant effect of the decrease in nitrogen oxides produced, it is necessary that the flow or the pulsed gas pressure has a shape as close as possible slots corresponding to the valve control signals or of the valves used.

De telles vannes peuvent également être utilisées pour l'alimentation de brûleurs avec de l'air comme comburant.Such valves can also be used for the supply of burners with air as oxidizer.

Sur les figures annexées 1a et 1b, on a représenté un exemple de signal de commande S de l'électrovanne en fonction du temps et la courbe de pression P du gaz délivré à la sortie de la vanne recevant ce signal de commande. Sur la figure 1a, on a représenté le signal de commande S qui présente un premier niveau haut pendant des périodes T1, dit niveau ouvert, et un niveau bas pendant des périodes T2, dit niveau fermé. Le plus souvent, les périodes T1 et T2 sont égales. Sur la figure 1b, on a représenté la pression du gaz à la sortie de la vanne en relation temporelle avec le signal de commande S. On a appelé C le niveau de pression correspondant au signal de commande fermé et Q la différence de pression entre les signaux d'ouverture et de fermeture. On voit sur cette figure que, durant les périodes correspondant à l'application du signal d'ouverture, la pression n'a pas rigoureusement la forme d'un créneau mais présente un front de montée incliné F1, un front de descente F2 également incliné et, durant l'application du signal d'ouverture, la pression n'est pas constante. Comme on l'a indiqué, il est souhaitable que la forme des créneaux de pression soit aussi rectangulaire que possible.In the appended figures 1a and 1b, an example of a control signal S of the solenoid valve as a function of time and the pressure curve P of the gas delivered at the outlet of the valve receiving this control signal has been shown. In FIG. 1a, the control signal S is shown which has a first high level during periods T 1 , called the open level, and a low level during periods T 2 , said the closed level. Most often, the periods T 1 and T 2 are equal. In FIG. 1b, the pressure of the gas at the outlet of the valve is shown in temporal relation to the control signal S. The pressure level corresponding to the closed control signal is called C and Q the pressure difference between the opening and closing signals. It can be seen in this figure that, during the periods corresponding to the application of the opening signal, the pressure does not strictly have the form of a slot but has an inclined rising edge F1, a falling edge F2 also inclined and, during the application of the opening signal, the pressure is not constant. As noted, it is desirable that the shape of the pressure slots be as rectangular as possible.

Un autre problème pour la fourniture de débit pulsé réside dans le fait que ces vannes sont utilisées et commandées un très grand nombre de fois durant la période de fonctionnement du brûleur. Il est donc nécessaire que non seulement la vanne permette de se rapprocher de la forme d'un créneau parfait, mais il est également nécessaire que celle-ci présente une très bonne répétitivité de la pression d'ouverture et de la pression de fermeture du fluide délivré dans le temps.Another problem for providing pulsed flow is the fact that these valves are used and controlled a very large number of times during the burner operating period. It is therefore necessary that not only does the valve allow it to approach the form a perfect niche, but it is also necessary that this has very good repeatability of the opening pressure and the closing pressure of the fluid delivered over time.

On a déjà proposé pour résoudre ce problème une vanne notamment décrite dans le brevet américain US 5 222 713. L'élément de commande du débit de cette vanne est constitué par une pièce dont la périphérie est déformable permettant ainsi, selon la contrainte qui lui est appliquée, de permettre le passage du fluide ou d'interrompre celui-ci. L'actionneur permettant la déformation pulsée de ce composant est, par exemple, un élément piézorésistif commandé électriquement en fonction de la fréquence de pulsation souhaitée. Cependant, il apparaít que la déformation de l'élément constituant l'obturateur de la vanne s'altère au fur et à mesure de l'utilisation et qu'il est relativement peu répétitif d'une vanne à une autre, notamment en ce qui concerne les débits correspondant respectivement à l'ouverture et à la fermeture.A valve has already been proposed to solve this problem. in particular described in US Patent 5,222,713. The element of flow control of this valve consists of a part whose periphery is deformable allowing, according to the constraint which is applied, to allow the passage of the fluid or to interrupt it. The actuator allowing the pulsed deformation of this component is, by example, an electrically controlled piezoresistive element of the desired pulse frequency. However, it appears that the deformation of the element constituting the valve shutter deteriorates when as and when it is used and it is relatively little repetitive of a valve to another, especially with regard to the corresponding flow rates respectively on opening and closing.

Un objet de la présente invention est de fournir une vanne commandable, notamment pour délivrer un débit pulsé, qui présente une courbe de sortie en débit ou en pression sensiblement en forme de créneaux rectangulaires et qui, par ailleurs, présente des caractères suffisants de répétitivité notamment en ce qui concerne le débit ou la pression fourni dans l'état ouvert et dans l'état fermé. An object of the present invention is to provide a valve controllable, in particular to deliver a pulsed flow, which has a output curve in flow or pressure substantially in the form of rectangular slots and which, moreover, has characters sufficient repeatability especially with regard to the flow or pressure supplied in the open state and in the closed state.

Pour atteindre ce but selon l'invention, la vanne commandable, notamment pour délivrer un débit pulsé de fluide, comprend :

  • un corps de vanne ;
  • un siège de clapet séparant l'intérieur du corps de vanne en une chambre d'entrée de fluide et chambre de sortie ;
  • un obturateur de clapet mobile selon une direction de déplacement pour coopérer avec le siège de clapet ;
  • un actionneur comportant une partie fixe de commande pour recevoir des signaux de commande et une partie mobile, ladite partie fixe appliquant à la partie mobile une force correspondant au signal de commande ;
  • des premiers moyens rigides de liaison s'étendant selon la direction de déplacement pour relier ladite partie mobile de l'actionneur audit obturateur de clapet ;
  • une butée mécanique ;
  • un organe compressible sous l'effet d'une force qui lui est appliquée comprenant une première extrémité solidaire de ladite butée mécanique ; et
  • des deuxièmes moyens rigides pour relier cinématiquement une des faces dudit obturateur de clapet à la deuxième extrémité dudit organe compressible.
To achieve this object according to the invention, the controllable valve, in particular for delivering a pulsed flow of fluid, comprises:
  • a valve body;
  • a valve seat separating the interior of the valve body into a fluid inlet chamber and outlet chamber;
  • a valve plug movable in a direction of movement to cooperate with the valve seat;
  • an actuator comprising a fixed control part for receiving control signals and a mobile part, said fixed part applying to the mobile part a force corresponding to the control signal;
  • first rigid connection means extending in the direction of movement for connecting said mobile part of the actuator to said valve shutter;
  • a mechanical stop;
  • a compressible member under the effect of a force applied to it comprising a first end integral with said mechanical stop; and
  • second rigid means for kinematically connecting one of the faces of said valve shutter to the second end of said compressible member.

On comprend que, d'une part, les débits respectivement d'ouverture et de fermeture étant définis par un siège rigide et par un obturateur de clapet rigide, ces débits sont intrinsèquement parfaitement stables dans le temps. On comprend également que, lorsqu'on n'applique plus de signal de commande à la partie fixe de l'actionneur, l'obturateur se déplace dans un sens ou dans l'autre selon le mode de réalisation considéré non seulement sous l'effet de la suppression de la force correspondante, mais également sous l'effet de la libération de l'organe compressible qui était précédemment comprimé. On comprend que, en utilisant un organe compressible présentant des propriétés très stables dans le temps, on pourra obtenir une grande régularité du fonctionnement de la vanne. En outre, on comprend que les fronts de montée ou de descente seront améliorés par rapport aux solutions connues du fait de l'action de l'organe compressible. We understand that, on the one hand, the flow rates respectively opening and closing being defined by a rigid seat and by a rigid valve shutter, these flows are intrinsically perfectly stable over time. We also understand that, when we do not apply no more control signal to the fixed part of the actuator, the shutter moves one way or the other depending on the embodiment considered not only under the effect of the removal of force corresponding, but also under the effect of the release of the organ compressible which was previously compressed. We understand that, in using a compressible member having very stable properties in time, we will be able to obtain a great regularity of operation valve. In addition, it is understood that the rising or descent will be improved compared to known solutions due to the action of the compressible organ.

Selon un premier mode de réalisation, les deuxièmes moyens rigides de liaison relient la face de l'obturateur de clapet tournée vers le siège de clapet à la deuxième extrémité de l'organe compressible.According to a first embodiment, the second means rigid connections connect the face of the valve shutter facing the valve seat at the second end of the compressible member.

Selon un deuxième mode de réalisation, les deuxièmes moyens rigides de liaison relient la face de l'obturateur de clapet non tournée vers le siège de clapet à la deuxième extrémité de l'organe compressible, lesdits deuxièmes moyens rigides incluant lesdits premiers moyens rigides de liaison.According to a second embodiment, the second rigid connection means connect the face of the non-return valve shutter facing the valve seat at the second end of the member compressible, said second rigid means including said first rigid means of connection.

On comprend que, selon le premier mode de réalisation, en l'absence de signal de commande, l'obturateur de clapet revient spontanément à sa position d'ouverture sous l'effet de l'organe compressible. En revanche, dans le deuxième mode de réalisation, l'obturateur de clapet revient en position fermée sous l'effet de la libération de l'organe compressible. Comme on l'indiquera ultérieurement, par position de fermeture, il ne faut pas entendre nécessairement que l'obturateur est appliqué avec pression sur son siège de telle manière que le débit soit effectivement nul mais une position de l'obturateur telle que le débit fourni soit faible par rapport au débit fourni en position d'ouverture.It is understood that, according to the first embodiment, in the absence of a control signal, the valve shutter returns spontaneously in its open position under the effect of the organ compressible. In contrast, in the second embodiment, the valve shutter returns to the closed position under the effect of the release of the compressible organ. As will be indicated later, by closed position does not necessarily mean that the shutter is applied with pressure to its seat in such a way that the flow is effectively zero but a position of the shutter such that the flow supplied is low compared to the flow supplied in the open position.

De préférence, l'élément compressible est constitué par une pièce en matériau élastomérique choisi pour la constance de ses caractéristiques de compressibilité, cette pièce présentant deux faces parallèles qui sont interposées directement ou indirectement entre la butée mécanique et l'obturateur.Preferably, the compressible element is constituted by a piece of elastomeric material chosen for the consistency of its compressibility characteristics, this part having two sides parallels which are interposed directly or indirectly between the mechanical stop and shutter.

L'invention concerne également un procédé de combustion dans lequel on injecte dans un four un débit d'oxydant et un débit de combustible, dans lequel l'oxydant et le combustible réagissent l'un avec l'autre pour réaliser une flamme susceptible de chauffer une charge. Selon l'invention, ce procédé est caractérisé en ce que l'injection du débit d'oxydant et/ou du débit de combustible est réalisée de façon pulsée à l'aide d'une vanne pulsante telle que décrite dans le texte de la présente spécification.The invention also relates to a combustion method in which an oxidant flow and a flow of fuel, in which the oxidant and fuel react with each other the other to produce a flame capable of heating a charge. According to the invention, this method is characterized in that the injection of the flow oxidant and / or fuel flow is carried out in a pulsed manner at using a pulsating valve as described in the text of this specification.

De préférence, au moins une vanne pulsante est utilisée pour l'injection de combustible et au moins une vanne pulsante est utilisée pour l'injection de comburant, les pulsations étant identiques (ou différentes) en durée mais en opposition de phase. Selon une autre variante de l'invention, les pulsations sont de même durée (ou de durées différentes) mais en phase.Preferably, at least one pulsating valve is used for fuel injection and at least one pulsating valve is used for the injection of oxidizer, the pulsations being identical (or in duration) but in phase opposition. According to another variant of the invention, the pulsations are of the same duration (or durations different) but in phase.

Selon une autre variante de l'invention dans laquelle il existe au moins deux injections séparées de comburant, avec des comburants identiques ou différents choisis parmi l'oxygène, l'oxygène substantiellement pur (et notamment l'oxygène délivré par un appareil de séparation des gaz de l'air fonctionnant par adsorption encore appelé VSA ou « vacuum swing adsorption » en anglais, contenant notamment au moins 88% d'oxygène environ 2 à 5% d'argon le complément éventuel étant de 0 à 10% d azote) l'air enrichi en oxygène, l'air ou l'air appauvri en oxygène, l'une au moins des deux injections étant réalisée à l'aide d'une vanne pulsante. D'une manière générale, l'invention concerne également l'utilisation d'une vanne pulsante telle que définie dans la présente spécification pour la pulsation d'un gaz oxydant et/ou combustible.According to another variant of the invention in which there is at least two separate injections of oxidizer, with oxidizers identical or different chosen from oxygen, oxygen substantially pure (and in particular the oxygen delivered by a separation of gases from the air operating by adsorption also called VSA or "vacuum swing adsorption" in English, containing in particular at least 88% oxygen about 2 to 5% argon the possible supplement being 0 to 10% of nitrogen) oxygen-enriched air, depleted air or air in oxygen, at least one of the two injections being carried out using a pulsating valve. In general, the invention relates also the use of a pulsating valve as defined in the present specification for the pulsation of an oxidizing gas and / or combustible.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront mieux à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux figures annexées, sur lesquelles :

  • les figures 1a et 1b déjà décrites montrent respectivement le signal de commande S et la pression du fluide délivré par la vanne ;
  • les figures 2a et 2b montrent, sous forme schématique, un premier mode de réalisation de la vanne respectivement en position fermée et ouverte ;
  • les figures 3a et 3b montrent un schéma de principe d'un deuxième mode de réalisation de la vanne représentée respectivement en position fermée et en position ouverte ;
  • les figures 4a et 4b montrent plus en détail un mode préféré de réalisation de la vanne respectivement en position ouverte et en position fermée correspondant au principe de vannes montrées sur les figures 3a et 3b ; et
  • les figures 5a et 5b montrent des courbes donnant la pression du fluide en sortie de la vanne représentée sur les figures 4a et 4b.
Other characteristics and advantages of the invention will appear better on reading the following description of several embodiments of the invention given by way of non-limiting example. The description refers to the appended figures, in which:
  • Figures 1a and 1b already described respectively show the control signal S and the pressure of the fluid delivered by the valve;
  • Figures 2a and 2b show, in schematic form, a first embodiment of the valve respectively in the closed and open position;
  • Figures 3a and 3b show a block diagram of a second embodiment of the valve shown respectively in the closed position and in the open position;
  • Figures 4a and 4b show in more detail a preferred embodiment of the valve respectively in the open position and in the closed position corresponding to the principle of valves shown in Figures 3a and 3b; and
  • Figures 5a and 5b show curves giving the pressure of the fluid leaving the valve shown in Figures 4a and 4b.

En se référant tout d'abord aux figures 2a et 2b, on va décrire un premier mode de réalisation de la vanne. Celle-ci est constituée par un corps de vanne 10 comportant un siège 12 qui sépare l'intérieur du corps de vanne en une chambre d'entrée 14 et une chambre de sortie 16 du fluide. Les chambres 14 et 16 sont respectivement équipées de conduites d'entrée 18 et de sortie 20 qui débouchent dans la paroi latérale 10a du corps de vanne. La vanne comporte également un obturateur de clapet 22 mobile selon l'axe X-X' du corps de vanne. Cet obturateur est bien sûr destiné à coopérer avec le siège 12 pour définir le débit de passage de la vanne en fonction de la position de l'obturateur. L'obturateur 22 est relié par sa face 22a opposée au siège 12 à un actionneur 24. L'actionneur 24 est constitué par une partie fixe de commande 26 consistant par exemple en une bobine d'induction alimentée par une tension de commande et par une partie mobile 28 qui est, par exemple, un noyau électromagnétique. La face 22a de l'obturateur est reliée au noyau 28 par une tige rigide 30 qui traverse la paroi d'extrémité 32 du corps de vanne. De préférence, cette traversée est équipée d'un soufflet d'étanchéité 34. Le noyau 28 est prolongé par une deuxième tige rigide 36 dont l'extrémité 36a coopère avec la première extrémité 38a d'un élément compressible 38. La deuxième extrémité 38b de l'élément compressible 38 est appliquée contre une butée mécanique 40.Referring first to Figures 2a and 2b, we will describe a first embodiment of the valve. This is made up of a valve body 10 comprising a seat 12 which separates the interior of the body valve into an inlet chamber 14 and an outlet chamber 16 of the fluid. Rooms 14 and 16 are respectively equipped with pipes inlet 18 and outlet 20 which open into the side wall 10a of the valve body. The valve also includes a valve shutter 22 movable along the axis XX 'of the valve body. This shutter is of course intended to cooperate with the seat 12 to define the flow rate of passage of the valve according to the position of the shutter. The shutter 22 is connected by its face 22a opposite the seat 12 to an actuator 24. The actuator 24 consists of a fixed control part 26 consisting for example into an induction coil supplied by a control voltage and by a movable part 28 which is, for example, an electromagnetic core. The face 22a of the shutter is connected to the core 28 by a rigid rod 30 which passes through the end wall 32 of the valve body. Preferably, this crossing is equipped with a sealing bellows 34. The core 28 is extended by a second rigid rod 36 whose end 36a cooperates with the first end 38a of a compressible element 38. The second end 38b of the compressible element 38 is applied against a mechanical stop 40.

On comprend que la position de l'obturateur de clapet 22 par rapport au siège 12 et donc le débit de passage résultent de la composition de la force axiale produite par la bobine 26 appliquée au noyau 28, et référencée F et de la force de compression F' de l'élément compressible.It is understood that the position of the valve shutter 22 by relative to seat 12 and therefore the throughput flow results from the composition of the axial force produced by the coil 26 applied to the core 28, and referenced F and the compressive force F 'of the element compressible.

On comprend également que la force F appliquée au noyau 28 dépend, bien sûr, de la tension de commande V appliquée à la bobine 26. Pour la position de l'obturateur correspondant au débit minimal qui, comme on l'a déjà expliqué, n'est pas nécessairement nul, on applique une tension Vm telle que la composition des forces F et F' produise la position de l'obturateur souhaitée. De préférence, la tension de commande VM est nulle. En revanche, comme le montre la figure 2b, lorsqu'on applique la tension de commande VM correspondant à la position d'ouverture, la résultante des forces F et F' est telle que l'obturateur 22 est écarté de son siège pour produire le débit maximal.It will also be understood that the force F applied to the core 28 depends, of course, on the control voltage V applied to the coil 26. For the position of the shutter corresponding to the minimum flow which, as already explained, n 'is not necessarily zero, a voltage V m is applied such that the composition of the forces F and F' produces the desired position of the shutter. Preferably, the control voltage V M is zero. On the other hand, as shown in FIG. 2b, when the control voltage V M corresponding to the open position is applied, the result of the forces F and F 'is such that the shutter 22 is moved away from its seat to produce the maximum flow.

On comprend également que, dans ce mode de réalisation, la fermeture de la vanne ou plus précisément l'arrivée de l'obturateur dans sa position de débit minimale résulte non seulement de la modification de la tension de commande correspondant au signal de commande S, mais également de l'action de l'élément compressible 38. On obtient ainsi une fermeture très rapide de la vanne. En revanche, son ouverture résulte de la seule action de la force F appliquée au noyau pour comprimer l'organe compressible 38.It is also understood that, in this embodiment, the closing of the valve or more precisely the arrival of the shutter in its minimum flow position results not only from the modification of the control voltage corresponding to the control signal S, but also from the action of the compressible element 38. This gives a very fast closing of the valve. On the other hand, its opening results from the only action of force F applied to the nucleus to compress the organ compressible 38.

Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 3a et 3b, on retrouve le corps de vanne 10 avec ses chambres supérieure 14 et inférieure 16, son siège de clapet 12 et son obturateur mobile 22. La face 22a de l'obturateur opposée au siège 12 est encore reliée par une tige rigide 30 au noyau mobile 28 de l'actionneur 24. L'autre face 22b de l'obturateur est reliée à la première extrémité 38a de l'élément compressible 38 par une tige rigide 36', l'autre extrémité 38b de l'élément compressible 38 étant appliquée contre la butée mécanique 40'.In the embodiment shown in Figures 3a and 3b, there is the valve body 10 with its upper chambers 14 and lower 16, its valve seat 12 and its movable shutter 22. The face 22a of the shutter opposite the seat 12 is still connected by a rod rigid 30 to the movable core 28 of the actuator 24. The other face 22b of the shutter is connected to the first end 38a of the element compressible 38 by a rigid rod 36 ', the other end 38b of the element compressible 38 being applied against the mechanical stop 40 '.

On comprend que, dans ce deuxième mode de réalisation, lorsque la tension de commande est égale à VM, l'obturateur 22 est rapproché de son siège 12 et l'organe compressible 38 est comprimé. Au contraire, lorsqu'on applique la tension de commande Vm, la force appliquée au noyau 28 est réduite et l'obturateur 22 s'écarte du siège 12 en permettant l'expansion de l'organe compressible 38. On comprend que, dans ce mode de réalisation, la fermeture est obtenue par la seule application de la force électromagnétique de l'actionneur qui comprime également l'organe compressible 38. En revanche, l'ouverture de la vanne est liée à la fois à la modification de la tension de commande et au retour à son état de repos de l'organe compressible 38.It is understood that, in this second embodiment, when the control voltage is equal to V M , the shutter 22 is brought closer to its seat 12 and the compressible member 38 is compressed. On the contrary, when the control voltage V m is applied, the force applied to the core 28 is reduced and the shutter 22 moves away from the seat 12 allowing the expansion of the compressible member 38. It is understood that, in this embodiment, the closure is obtained by the sole application of the electromagnetic force of the actuator which also compresses the compressible member 38. On the other hand, the opening of the valve is linked both to the modification of the voltage control and return to its resting state of the compressible member 38.

Les positions dites d'ouverture et de fermeture résultent toujours de l'effet antagoniste de la force appliquée au noyau de l'actionneur et de la force développée par l'organe compressible. En réglant convenablement la force appliquée au noyau, c'est-à-dire en réglant convenablement la tension de commande appliquée à la bobine 26, on peut définir ainsi différentes positions d'ouverture et de fermeture qui seront parfaitement répétitives. Comme on l'expliquera ultérieurement, il est également possible de prévoir que la butée mécanique 40 ou 40' soit réglable.The so-called open and closed positions result always of the antagonistic effect of the force applied to the nucleus of the actuator and the force developed by the compressible member. In appropriately adjusting the force applied to the core, i.e. appropriately adjusting the control voltage applied to the coil 26, different opening and closing positions can thus be defined which will be perfectly repetitive. As will be explained later, it is also possible to provide that the mechanical stop 40 or 40 ' is adjustable.

Sur les figures 2 et 3, l'organe compressible 38 est constitué par un ressort spirale dont l'axe de compression est confondu avec l'axe de déplacement de l'obturateur. On peut également utiliser, comme on l'expliquera plus en détail ultérieurement, une pièce en matériau compressible présentant une courbe de compression en fonction de la force qui lui est appliquée ayant une grande stabilité et une grande répétitivité. On comprend également que le choix entre les deux modes de réalisation décrits précédemment se fera selon qu'il est plus approprié d'avoir une vitesse de fermeture ou une vitesse d'ouverture de la vanne très rapide.In FIGS. 2 and 3, the compressible member 38 is made up by a spiral spring whose compression axis coincides with the axis displacement of the shutter. We can also use, as we will explain it in more detail later, a piece of material compressible with a compression curve as a function of the force applied to it having great stability and great repeatability. We also understand that the choice between the two modes described above will be done as it is more appropriate to have a closing speed or an opening speed of the valve very fast.

Il faut également ajouter que l'actionneur peut être à double effet, c'est-à-dire que les deux tensions de commande provoquent des déplacements du noyau 28 dans des sens opposés par rapport à la position de repos correspondant à une tension de commande nulle.It should also be added that the actuator can be double effect, that is to say that the two control voltages cause displacements of the core 28 in opposite directions with respect to the rest position corresponding to zero control voltage.

En se référant maintenant aux figures 4a et 4b, on va décrire plus en détail un mode préféré de réalisation du deuxième type de vanne représenté sur les figures 3a et 3b. Sur cette figure, on retrouve la chambre d'entrée 14, la chambre de sortie 16 et les conduites respectivement d'entrée 18 et de sortie 20 occupant des positions latérales par rapport à l'axe longitudinale X-X' du corps de vanne. Le siège de clapet est constitué par une plaque 50 percée d'un orifice 52 dont la paroi latérale 54 a la forme d'un tronc de cône d'axe X-X'. De préférence, le demi-angle au sommet a de ce tronc de cône dont le sommet est tourné vers la chambre de sortie 16 est au moins égal à 45 degrés. De même, sur la figure 4a, on a représenté un mode préféré de réalisation de l'obturateur de clapet et qui porte la référence 56. La face 56a de l'obturateur, tournée vers le siège, est sensiblement plane alors que son autre face 56b a également la forme générale d'un tronc de cône dont le sommet est dans la chambre d'entrée 14. Le demi-angle au sommet b du tronc de cône formant la face 56b de l'obturateur est de l'ordre de 60 degrés.Referring now to Figures 4a and 4b, we will describe in more detail a preferred embodiment of the second type of valve shown in Figures 3a and 3b. In this figure, we find the inlet chamber 14, the outlet chamber 16 and the inlet 18 and outlet 20 pipes respectively occupying lateral positions relative to the longitudinal axis XX 'of the valve body. The valve seat consists of a plate 50 pierced with an orifice 52, the side wall 54 of which has the shape of a truncated cone of axis XX ′. Preferably, the half-angle at the apex a of this truncated cone, the apex of which faces the outlet chamber 16 is at least equal to 45 degrees. Similarly, in Figure 4a, there is shown a preferred embodiment of the valve shutter and which bears the reference 56. The face 56a of the shutter, facing the seat, is substantially flat while its other face 56b also has the general shape of a truncated cone, the apex of which is in the inlet chamber 14. The half-angle at the apex b of the truncated cone forming the face 56b of the shutter is of the order of 60 degrees.

La forme particulière donnée au siège 52 et à l'obturateur 56 permet, d'une part, de stabiliser l'écoulement dans l'environnement de l'obturateur et, d'autre part, d'avoir une modification plus rapide de la section de passage du fluide entre les deux chambres lorsque l'obturateur 56 est écarté de ce siège. Ces dispositions favorisent l'obtention de flancs des créneaux de pression pulsée plus verticaux et rectilignes.The particular shape given to the seat 52 and the shutter 56 allows, on the one hand, to stabilize the flow in the environment of the shutter and, on the other hand, to have a faster modification of the fluid passage section between the two chambers when the shutter 56 is removed from this seat. These provisions favor obtaining flanks more vertical and straight pulsed pressure slots.

Comme le montrent les figures 4a et 4b, de préférence le corps de vanne 10 est réalisé en deux parties, une partie supérieure 60 qui correspond à la chambre d'entrée 14 et une partie inférieure 62 correspondant à la chambre de sortie 16. Le siège 12 est usiné dans une plaque 64 dont la périphérie 64a est pincée entre les parties supérieures 60 et inférieure 62 du corps de vanne, ces deux parties étant assemblées par tout moyen convenable. Il est ainsi possible de désolidariser les deux parties formant le corps de vanne pour extraire la plaque 64 et la remplacer par une autre dans laquelle est usiné un siège de dimensions différentes. De plus, on prévoit que l'obturateur 22 soit désolidarisé de façon démontable avec la tige 30. Il est alors possible de monter dans la vanne des ensembles sièges-obturateurs différents correspondant à des débits différents.As shown in Figures 4a and 4b, preferably the body valve 10 is made in two parts, an upper part 60 which corresponds to the inlet chamber 14 and a lower part 62 corresponding to the outlet chamber 16. The seat 12 is machined in a plate 64 whose periphery 64a is pinched between the parts upper 60 and lower 62 of the valve body, these two parts being assembled by any suitable means. It is thus possible to separate the two parts forming the valve body to extract the plate 64 and replace it with another in which a seat is machined of different dimensions. In addition, it is expected that the shutter 22 is detachably detached with the rod 30. It is then possible to fit different valve-seat assemblies into the valve corresponding to different bit rates.

Dans ce mode de réalisation, la position de la butée mécanique 40' supportant l'élément compressible 38 est réglable par rapport à l'extrémité 42 du corps de vanne. De préférence, la vanne comporte une deuxième butée mécanique axiale 44 également réglable qui peut coopérer avec un ergot 46 prolongeant le noyau 28. Cette deuxième butée mécanique définit une position maximale d'ouverture de la vanne. En jouant sur la valeur de la tension d'ouverture Vm, on peut définir d'autres positions d'ouverture de la vanne, qui sont bien sûr inférieures à cette valeur maximale.In this embodiment, the position of the mechanical stop 40 'supporting the compressible element 38 is adjustable relative to the end 42 of the valve body. Preferably, the valve comprises a second axial mechanical stop 44 also adjustable which can cooperate with a lug 46 extending the core 28. This second mechanical stop defines a maximum position for opening the valve. By varying the value of the opening voltage V m , it is possible to define other opening positions of the valve, which are of course less than this maximum value.

Pour réaliser l'organe compressible, on peut utiliser des ressorts élastomères du type EFFBE produit par la société CEF à base de chloroprène ou de polyuréthane. Ces "ressorts" peuvent présenter un taux de compression de 30 à 40 %. Ils sont constitués par une couronne unique ou par deux couronnes superposées. Comme ils présentent une déformation résiduelle, il est souhaitable de prévoir un montage autorisant une précontrainte adaptée à cette déformation résiduelle.To make the compressible member, it is possible to use elastomeric springs of the EFFBE type produced by the company CEF based on chloroprene or polyurethane. These "springs" can have a compression ratio of 30 to 40%. They consist of a crown single or by two superimposed crowns. As they present a residual deformation, it is desirable to provide an assembly authorizing a prestress adapted to this residual deformation.

Les figures 5a et 5b montrent les débits pulsés obtenus avec l'électrovanne décrite en liaison avec les figures 4a et 4b. Sur ces figures, on trouve le temps en abscisses, et en ordonnées une grandeur P représentative de la pression en sortie de vanne mesurée avec un capteur de pression. Dans l'exemple considéré, la fréquence est de 0,5 Hertz. La figure 5a montre un signal de pression avec des fronts de montée et de descente presque verticaux. Dans le cas de la figure 5b, les créneaux ont des fronts de montée et de descente moins verticaux, tout en restant acceptables, mais ils présentent une très bonne constance des niveaux "haut" et "bas". La différence entre ces courbes résulte de taux de précontrainte différents appliqués à la pièce en élastomère. Dans les solutions connues, le signal de commande est du type "créneaux" comme cela est représenté sur la figure 1a.Figures 5a and 5b show the pulsed flow rates obtained with the solenoid valve described in connection with Figures 4a and 4b. In these figures, we find time on the abscissa, and on the ordinate a quantity P representative of the valve outlet pressure measured with a Pressure sensor. In the example considered, the frequency is 0.5 Hertz. Figure 5a shows a pressure signal with fronts of almost vertical ascent and descent. In the case of Figure 5b, the slots have less vertical rising and falling edges, everything remaining acceptable, but they show very good consistency of "high" and "low" levels. The difference between these curves results from rate different prestressing applied to the elastomer part. In the known solutions, the control signal is of the "slot" type as this is shown in Figure 1a.

Selon une variante de mise en oeuvre de l'invention, il est possible de modifier la forme du signal électrique de commande afin d'améliorer encore les fronts de montée et de descente de pression à la sortie de la vanne. En particulier, on peut prévoir lors de l'ouverture de la vanne que la tension atteigne, pendant une brève période, une valeur supérieure à la valeur de commande de l'état "ouvert", ce qui "accélère" encore l'ouverture de la vanne. De même, lors de la fermeture de la vanne, on peut prévoir que la tension de commande atteigne, pendant une brève période, une valeur inférieure à la valeur de tension de commande de l'état "fermé", ce qui accélère la fermeture de la vanne.According to a variant implementation of the invention, it is possible to modify the form of the electrical control signal so further improve the pressure rising and falling fronts at the valve outlet. In particular, provision can be made when opening the valve that the voltage reaches, for a brief period, a value greater than the command value of the "open" state, which "accelerates" still opening the valve. Similarly, when closing the valve, provision can be made for the control voltage to reach, during a brief period, a value lower than the voltage value of control of the "closed" state, which accelerates the closing of the valve.

Claims (20)

Vanne commandable notamment pour délivrer un débit pulsé de fluide comprenant : un corps de vanne ; un siège de clapet séparant l'intérieur du corps de vanne en une chambre d'entrée de fluide et une chambre de sortie ; un obturateur de clapet mobile selon une direction de déplacement pour coopérer avec le siège de clapet ; un actionneur comportant une partie fixe de commande pour recevoir des signaux de commande et une partie mobile, ladite partie fixe appliquant à la partie mobile une force correspondant au signal de commande ; des premiers moyens rigides de liaison s'étendant selon la direction de déplacement pour relier ladite partie mobile de l'actionneur audit obturateur de clapet ; une butée mécanique ; un organe compressible sous l'effet d'une force qui lui est appliquée comprenant une première extrémité solidaire de ladite butée mécanique ; et des deuxièmes moyens rigides pour relier cinématiquement une des faces dudit obturateur de clapet à la deuxième extrémité dudit organe compressible. Valve controllable in particular for delivering a pulsed flow of fluid comprising: a valve body; a valve seat separating the interior of the valve body into a fluid inlet chamber and an outlet chamber; a valve plug movable in a direction of movement to cooperate with the valve seat; an actuator comprising a fixed control part for receiving control signals and a mobile part, said fixed part applying to the mobile part a force corresponding to the control signal; first rigid connection means extending in the direction of movement for connecting said mobile part of the actuator to said valve shutter; a mechanical stop; a compressible member under the effect of a force applied to it comprising a first end integral with said mechanical stop; and second rigid means for kinematically connecting one of the faces of said valve shutter to the second end of said compressible member. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits deuxièmes moyens rigides de liaison relient la face de l'obturateur de clapet tournée vers le siège de clapet à la deuxième extrémité de l'organe compressible.Valve according to claim 1, characterized in that said second rigid connecting means connect the face of the valve shutter facing the valve seat at the second end of the compressible member. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deuxièmes moyens rigides de liaison relient la face de l'obturateur de clapet non tournée vers le siège de clapet à la deuxième extrémité de l'organe compressible, lesdits deuxièmes moyens rigides incluant lesdits premiers moyens rigides de liaison.Valve according to claim 1, characterized in that the second rigid connecting means connect the face of the valve shutter not turned towards the valve seat at the second end of the compressible member, said second rigid means including said first means rigid connection. Vanne selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'un premier signal de commande (S1) tend à déplacer la partie mobile de l'actionneur dans un sens qui rapproche ledit obturateur de clapet de son siège de clapet en comprimant ledit organe compressible. Valve according to claim 2, characterized in that a first control signal (S1) tends to move the movable part of the actuator in a direction which brings said valve shutter closer to its valve seat by compressing said compressible member. Vanne selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un premier signal de commande (S1) tend à déplacer la partie mobile de l'actionneur dans un sens qui éloigne ledit obturateur de clapet du siège de clapet en comprimant ledit organe compressible.Valve according to claim 3, characterized in that a first control signal (S1) tends to move the movable part of the actuator in a direction which moves said valve shutter away from the valve seat by compressing said compressible member. Vanne selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée en ce qu'un deuxième signal de commande (S2) provoque la suppression de la force appliquée à ladite partie mobile de l'actionneur et libère ledit organe compressible.Valve according to either of Claims 4 and 5, characterized in that a second control signal (S2) causes the removal of the force applied to said movable part of the actuator and releases said compressible member. Vanne selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée en ce qu'un troisième signal de commande (S3) tend à appliquer à la partie mobile de l'actionneur une force dans un sens opposé à celui de la force créée par ledit premier signal de commande par quoi ledit organe compressible est libéré plus rapidement.Valve according to any one of claims 4 and 5, characterized in that a third control signal (S3) tends to apply to the movable part of the actuator a force in a direction opposite to that of the force created by said valve first control signal by which said compressible member is released more quickly. Vanne selon l'une quelconque des revendication 1 à 7, caractérisée en ce que ladite butée est réglable en position par rapport au corps de vanne selon ladite direction de déplacement.Valve according to any one of Claims 1 to 7, characterized in that the said stop is adjustable in position relative to the valve body according to the said direction of movement. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une butée additionnelle réglable en position par rapport au corps de vanne selon ladite direction de déplacement pour limiter le déplacement de l'obturateur de clapet sous l'effet de la décompression dudit organe compressible.Valve according to any one of Claims 1 to 8, characterized in that it further comprises an additional stop adjustable in position relative to the valve body in said direction of movement to limit the movement of the valve shutter under the effect of the decompression of said compressible member. Vanne selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une conduite d'entrée de fluide et une conduite de sortie de fluide débouchant latéralement dans ledit corps de vanne respectivement dans les chambres d'entrée et de sortie et en ce que la ou lesdites butées mécaniques sont disposées aux extrémités du corps de vanne selon ladite direction de déplacement.Valve according to either of Claims 8 and 9, characterized in that it further comprises a fluid inlet pipe and a fluid outlet pipe opening laterally into said valve body respectively into the inlet chambers and outlet and in that said mechanical stop (s) are disposed at the ends of the valve body in said direction of movement. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que ledit organe compressible est constitué par une pièce en matériau élastomérique présentant deux faces parallèles orthogonales à ladite direction de déplacement.Valve according to any one of claims 1 to 10, characterized in that said compressible member is constituted by a piece of elastomeric material having two parallel faces orthogonal to said direction of movement. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que ledit organe compressible est constitué par un ressort mécanique dont l'axe de compression est disposé selon ladite direction de compression. Valve according to any one of Claims 1 to 10, characterized in that the said compressible member consists of a mechanical spring, the compression axis of which is arranged in the said compression direction. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que ledit siège de clapet est constitué par une surface tronconique s'évasant vers ladite chambre d'entrée et dont l'angle au sommet est au moins égal à 90 degrés.Valve according to any one of Claims 1 to 12, characterized in that the said valve seat consists of a frustoconical surface which widens towards the said inlet chamber and whose apex angle is at least equal to 90 degrees. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que ledit obturateur de clapet présente une première face tournée vers le siège de clapet sensiblement plane et une deuxième face opposée au siège de clapet ayant la forme d'un tronc de cône s'évasant vers ladite chambre de sortie.Valve according to any one of claims 1 to 13, characterized in that said valve plug has a first face facing the substantially planar valve seat and a second face opposite the valve seat having the shape of a truncated cone flaring towards said outlet chamber. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que ledit corps de vanne est constitué par deux pièces distinctes correspondant à la chambre d'entrée et à la chambre de sortie et en ce que ledit siège est usiné dans une plaque dont la périphérie est solidaire des deux pièces formant ledit corps de vanne et en ce que ledit obturateur est rendu solidaire des premiers moyens de liaison rigide par des moyens démontables.Valve according to any one of Claims 1 to 14, characterized in that the said valve body consists of two separate parts corresponding to the inlet chamber and the outlet chamber and in that the said seat is machined in a plate the periphery of which is integral with the two parts forming said valve body and in that said shutter is made integral with the first rigid connection means by removable means. Procédé de combustion dans lequel on injecte dans un four un débit d'oxydant et un débit de combustible, dans lequel l'oxydant et le combustible réagissent l'un avec l'autre pour réaliser une flamme susceptible de chauffer une charge, caractérisé en ce que l'injection du débit d'oxydant et/ou du débit de combustible est réalisée de façon pulsée à l'aide d'une vanne pulsante selon l'une des revendications 1 à 15.Combustion process in which an oxidant flow and a fuel flow are injected into an oven, in which the oxidant and the fuel react with each other to produce a flame capable of heating a charge, characterized in that that the injection of the oxidant flow and / or of the fuel flow is carried out in a pulsed manner using a pulsating valve according to one of claims 1 to 15. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que au moins une vanne pulsante est utilisée pour l'injection de combustible et au moins une vanne pulsante est utilisée pour l'injection de comburant et en ce que les pulsations sont identiques en durée mais en opposition de phase.Method according to claim 16, characterized in that at least one pulsating valve is used for injecting fuel and at least one pulsating valve is used for injecting oxidant and in that the pulsations are identical in duration but in opposition phase. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que les pulsations sont en phase.Method according to claim 17, characterized in that the pulsations are in phase. Procédé selon l'une des revendications 16 à 18, dans lequel il existe au moins deux injections séparées de comburant, avec des comburants identiques ou différents choisis parmi l'oxygène, l'oxygène substantiellement pur, l'air enrichi en oxygène, l'air ou l'air appauvri en oxygène, l'une au moins des deux injections étant réalisée à l'aide d'une vanne pulsante. Method according to one of claims 16 to 18, in which there are at least two separate injections of oxidizer, with identical or different oxidizers chosen from oxygen, oxygen substantially pure, air enriched in oxygen, air or air depleted in oxygen, at least one of the two injections being carried out using a pulsating valve. Utilisation d'une vanne selon l'une des revendications précédentes pour la pulsation de gaz oxydant et/ou combustible.Use of a valve according to one of the claims above for the pulsation of oxidizing and / or combustible gas.
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