FR2635164A1 - Soupape de melange a rapport reglable - Google Patents

Abstract

Une soupape de mélange à rapport réglable 10 est décrite qui incorpore un agencement de compensation automatique de la pression, d'où il résulte que la pression fluidique immédiatement en amont de chacun des orifices de dosage est maintenue en équilibre. Cet agencement permet alors aux fluides d'être mélangés suivant le rapport volumétrique désiré en ajustant simplement la surface ouverte des orifices de dosage. Dans un mode de réalisation, les orifices de dosage sont ajustables extérieurement pour faciliter le changement du rapport de mélange et peuvent être interconnectés, d'où il résulte que le volume du fluide peut être modifié tout en maintenant le rapport de mélange désiré. Dans un autre mode de réalisation, un moyen faisant office de soupape à fermeture/ouverture à action rapide est en une pièce avec la soupape de manière à permettre un écoulement fluidique cyclique.

Description

1. La présente invention concerne des soupapes de commande de débit en

général et, plus spécialement, des soupapes qui sont spécifiquement conçues pour emploi

dans le mélange de fluides multiples à des débits prédé-

terminés et contrôlés de façon précise. Il existe une vaste variété d'applications dans lesquelles il est nécessaire de combiner deux ou plusieurs

fluides pour emploi ultérieur. Des exemples de quelques ap-

plications de cette sorte comprennent le mélange des pein-

tures, des solvants, et/ou des diluants; de l'éthylènegly-

col et de l'eau; des constituants des boissons; de l'essen-

ce ou d'autres carburants avec des additifs; l'introduction

d'un gaz odoriférant dans le gaz naturel fourni aux consom-

mateurs, etc. Alors qu'il.existe actuellement des moyens

pour doser correctement les débits de deux ou de plu-

sieurs fluides qui permettent d'obtenir le rapport désiré

pour le mélange, ces moyens ne sont pas entièrement accep-

tables car ils fonctionnent généralement indépendamment les

uns des autres et par conséquent, ne permettent pas d'obte-

nir le degré désiré de précision pour des pressions variables 2. à l'entrée et à la sortie. En outre, de tels agencements sont souvent relativement complexes et par conséquent coûteux tant en matière d'investissements initiaux qu'en coûts

d'entretien et de fonctionnement.

Cependant, la présente invention élimine ces incon- vénients en fournissant une soupape de mélange, relativement peu compliquée, extrêmement précise, qui peut maintenir le rapport de mélange préétabli qu'on désire quelles que soient les variations des pressions à l'entrée

et à la sortie des fluides. En outre, la soupape de mélan-

ge de la présente invention incorpore un agencement dans le-

quel le débit des fluides mélangés peut être modifié facile-

ment et commodément en fonction de leur demande, tout en main-

tenant continuellement le rapport désiré pour le mélange. En

variante, dans le cas o l'on souhaiterait ajuster le rap-

port de mélange, cela peut être exécuté facilement et commo-

dément.

La soupape de mélange de la présente invention com-

bine un orifice variable qui fonctionne pour doser un premier

écoulement de fluide en réponse à des changements de la pres-

sion d'entrée d'un second fluide par rapport à la pression du premier fluide mesurée ou détectée en aval du premier

orifice variable. Cet agencement sert à assurer que les pres-

sions des deux fluides immédiatement avant leur mélange sont maintenues sensiblement égales à tout moment. Une paire

d'orifices de dosage fixes, pouvant être ajustés linéaire-

ment,est également prévue qui fonctionne pour commander le débit des fluides respectifs entrant dans une chambre de mélange et dans un orifice de sortie associé. Des moyens appropriés d'amortissement sont également prévus pour inhiber

les oscillations excessives de l'orifice variable. Un agence-

ment de commande est également incorporé avec les orifices fixes qui, étant donné que ceux-ci sont linéaires, peut assurer que le rapport désiré pour le mélange est maintenu

alors que le débit du fluide mélangé augmente ou diminue.

3. Les avantages et caractéristiques supplémentaires

de la présente invention apparaîtront à la description sui-

vante et dans les revendications annexées en liaison avec les

dessins d'accompagnement.

La présente invention sera bien comprise lors de

la description suivante faite en liaison avec les dessins

ci-joints dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe de la soupape de mélange à rapport selon la présente invention;

La figure 2 est une vue partielle en coupe du pre-

mier orifice de dosage variable incorporé dans la soupape de mélange de la figure 1, la section étant prise le long de sa ligne 2-2; La figure 3 est une vue en coupe de l'agencement à orifice fixe de manière ajustable qui est incorporé dans la soupape de mélange à rapport de la figure 1, la section étant prise le long de sa ligne 3-3; La figure 4 est une vue en bout de la soupape de mélange à rapport de la figure 1, dans le sens de la flèche 4; et

La figure 5 est une vue en coupe semblable à cel-

le de la figure 1, mais représentant un autre mode de réali-

sation d'une soupape de mélange à rapport selon la présen-

te invention.

En liaison maintenant avec les dessins et plus particulièrement avec la figure 1, on a représenté une

soupape 10 de mélange à rapport selon la présente inven-

tion. La soupape de mélange 10 comprend un logement 12 ayant des orifices d'entrée 14 et 16 pour admettre des premier et second fluides qui doivent être mélangés dans un rapport prédéterminé. Chacun des orifices sera destiné à permettre à des conduites appropriées d'alimentation (non représentées) de leur être connectées afin de conduire les fluides respectifs à partir d'un réservoir pressurisé

ou analogue.

Comme représenté en figure 1, l'orifice 4. d'admission 16 débouche dans une partie 18 à chambre de

grand diamètre d'un alésage allongé 20 s'étendant latérale-

ment dans le logement 12 et débouchant vers l'extérieur

de ses extrémités opposées contiguës à une extrémité du loge-

ment 12. Une seconde partie 22 à chambre de grand diamètre est également prévue dans l'alésage 20 en étant espacée

axialement de la chambre 18 par un méplat 24 de l'alésa-

ge 20.

Un alésage 26 de diamètre relativement grand s'étend vers l'intérieur à partir de la paroi latérale 28

du logement 12. Un passage 30 d'un diamètre sensiblement in-

férieur à celui de l'alésage 26 s'étend vers l'intérieur à

partir de son extrémité intérieure et débouche dans la cham-

bre 22 par l'intermédiaire de l'une de ses parois latérales.

De plus, un passage 32 d'un diamètre relativement petit s'étend en étant légèrement radialement espacé, étant généralement parallèle à l'alésage 20 et débouche à l'extérieur du logement 12 à un endroit immédiatement contigu

à l'alésage.

Un second alésage 34 d'un diamètre relativement grand qui est sensiblement identique à l'alésage 26 s'étend aussi vers l'intérieur à partir de la paroi latérale 28 du logement 12 en étant parallèle et espacé de l'alésage 26 et suivant une profondeur suffisante pour que l'extrémité intérieure débouche dans le passage d'entrée 14. De plus, un passage 36 d'un diamètre relativement petit s'étend

vers l'extérieur de l'orifice d'entrée 14 en relation radia-

lement espacée, généralement parallèle, avec l'alésage 20

et débouche vers l'extérieur par l'intermédiaire de la pa-

roi latérale 38 immédiatement contiguë à l'alésage 20.

Un ensemble allongé 40 à bobine peut se dépla-

cer axialement dans l'alésage 20 et coopère avec la paroi d'extrémité 42 de la chambre 22 pour définir un orifice de

dosage variable comme on le décrit en détail ci-après.

L'ensemble 40 comprend un premier élément ayant une extrémité relativement courte 44 ayant la forme générale d'un cylindre, 5. placée à un endroit contigu à une extrémité de l'alésage

20. Un arbre allongé central 46 s'étend axialement à par-

tir de la partie cylindrique 44 le long de l'alésage 20 et comporte une extrémité filetée 48. Un second élément 50 allongé, ayant la forme générale d'un cylindre, présente un alésage axial 52 s'étendant à travers lui dans lequel est reçu l'arbre 46. Un écrou 54 disposé à l'intérieur d'un évidement 56 ménagé sur l'extrémité axiale extérieure de

l'élément 50 est vissé sur l'extrémité filetée 48 de l'ar-

bre 46 et coopère avec l'engagement entre un épaulement 58 de la partie 48 de l'arbre et un épaulement 60 disposé à l'intérieur de l'alésage 52 de l'élément 50 pour fixation de l'ensemble. Un joint torique assis a l'intérieur d'une

rainure ménagée dans l'arbre 46 à un endroit contigu à l'épau-

lement 58 sert à éviter les fuites de fluide par l'intermé-

diaire de l'alésage 52.

De préférence, l'élément 50 et l'extrémité 44 de l'en-

semble 40 à bobine auront un diamètre permettant d'assurer un ajustement fin dans l'alésage 20 de manière à minimiser

les fuites de fluide mais avec un jeu suffisant pour assu-

rer que l'ensemble 40 à bobine pourra se déplacer axiale-

ment de façon libre et facile.

L'extrémité intérieure 62 de l'élément 50 est usinée pour conférer la forme générale d'un "V" comme représenté,

le sommet du V s'étendant diamétralement à travers l'élé-

ment 50. Cette extrémité en forme de V coopère avec la paroi

latérale 42 pour définir un orifice variable, dont les di-

mensions dépendront du positionnement axial de l'ensemble 40. De préférence, la pointe de l'extrémité 62 en forme de V sera en saillie vers la partie 44 et sera positionnée axialement de manière à s'étendre légèrement jusque dans la zone définie par le méplat 24 lorsque l'ensemble 40

à bobine est entièrement déplacé jusqu'à la position ex-

trême gauche (comme représenté). Ce positionnement sert à

fournir un agencement de guidage pour assurer que les an-

gles radialement extérieurs du sommet ne seront pas en 6. contact ou ne seront pas accrochés sur la paroi latérale 42 et par conséquent ne gêneront ou n'empêcheront pas le fontionnement de l'ensemble 40. L'angulation relative entre les parois latérales de l'extrémité 62 en forme de V peut être choisie de manière à fournir des degrés variables de

sensibilité à l'action de dosage de cet orifice variable.

Par exemple, un angle inclus relativement petit se tradui-

ra par des parois latérales très longues et par conséquent,

nécessitera une course axiale relativement longue de l'en-

semble 40 pour que l'orifice variable se déplace entre une

surface minimum et une surface maximum pour l'écoulement.

Par conséquent, un degré élevé de sensibilité sera fourni.

D'une façon similaire, un angle inclus de valeur élevée se traduira par des parois latérales relativement courtes et par conséquent, un léger mouvement axial de l'ensemble se traduira par un changement important de la surface ouverte de l'orifice variable. On remarquera également que la longueur de la course de l'ensemble 40 doit être limitée

de façon que l'orifice variable défini par la paroi latéra-

le 42 et l'extrémité 62 soit toujours légèrement ouvert pour permettre un écoulement minimum du fluide à partir de

l'orifice 16 d'admission.

De manière à sceller les extrémités opposées de l'alésage 20, on a fourni une paire d'éléments de fermeture 64 et 64' sensiblement identiques, dont on ne décrira que

l'un d'eux en détail, les parties correspondantes de l'au-

tre étant indiquées par les mêmes numéros de référence avec l'adjonction d'un prime. L'élément de fermeture 64 comprend un corps allongé 66 ayant la forme générale d'un cylindre, dont une extrémité est dimensionnée de manière à s'étendre légèrement dans l'alésage 20 et comporte une rainure annulaire 68 dans laquelle est monté_ un joint

torique 70 qui sert à créer une relation d'étanchéifica-

tion avec les parois latérales de l'alésage 20. Un flasque 72 radialement en saillie vers l'extérieur, d'un diamètre agrandi, est fourni entre les extrémités du corps 66 et 7. sert à recevoir un moyen de fixation approprié tel que des boulons (non représentés) s'engageant par vissage dans

des ouvertures ménagées dans le logement 12. Un alésage fi-

leté 74 s'étend axialement vers l'intérieur à partir de l'au-

tre extrémité du corps 66 et débouche dans une partie 76

à diamètre réduit qui communique à son tour avec un alésa-

ge 78 ayant un diamètre relativement petit qui débouche

dans l'alésage 20 via un siège de soupape 80 de forme tron-

conique. Un passage 82 s'étendant axialement, relativement court, est ménagé dans le flasque 72 qui sert à placer le passage 32 en communication fluidique avec l'alésage 76 via

un passage 84 s'étendant radialement. Une soupape à aiguil-

le 86 est disposée par vissage dans l'alésage 76 et coopère avec le siège 80 pour réguler la communication du fluide entre l'alésage 20 et la chambre 22. Un contre-écrou 88 est prévu sur la soupape 86 de manière à la bloquer dans la

position désirée.

Deux ensembles 90 et 90' à orifice réglable sont

montés dans les alésages 26 et 34, respectivement. Les ensem-

bles 90 et 90' sont sensiblement identiques à de nombreux égards et par conséquent les parties correspondantes seront indiquées par les mêmes numéros de références avec prime,

étant entendu que la description suivante s'applique égale-

ment à de telles parties correspondantes. Les ensembles 90

et 90' comprennent chacun un manchon 92, 92' de forme généra-

lement cylindrique ayant une longueur inférieure à celle des alésages respectifs 26 et 34 et comprenant un flasque 94, 94' s'étendant radialement vers l'extérieur à l'une de leurs

extrémités, qui est conçu pour recevoir des attaches appro-

priées telles que des boulons (non représentés) s'engageant

par vissage dans le logement 12 de manière à fixer les en-

sembles 90, 90'. Une fente 96, 96' s'étendant circonférentiel-

lement, d'une largeur sensiblement axiale,est ménagée dans

les parois latérales des manchons 92, 92', chacune s'éten-

dant suivant un arc d'environ 180 avec le point médian disposé de manière à couper l'axe d'un canal 98, s'étendant 8. latéralement dans le logement 12,canal qui s'étend entre les alésages 26 et 34 pour les couper. De préférence également, la largeur axiale des fentes 96, 96' sera approximativement

égale au diamètre du canal 98. Des joints toriques appro-

priés 100, 100', 102, 102' sont assis dans des rainures annulaires ménagées dans les manchons 92, 92' contiguës aux côtés axiaux opposés des fentes 96, 96' de manière à créer une relation d'étanchéification aux fluides avec les parois

latérales des alésages 26, 34 respectifs.

Des manchons d'orifice 104, 104' sont montés en rotation dans les manchons respectifs 92, 92' et comprennent

des fentes 106, 106' s'étendant circonférentiellement sui-

vant un arc légèrement inférieur à celui des fentes 96, 96'.

Les fentes 106, 106' sont placées axialement sur les man-

chons 104, 104' de façon que leurs bords axiaux opposés se trouvent à l'intérieur de la surface ouverte définie par les fentes 96, 96' et débouchent dans des contre-alésages 108, 108' s'étendant axialement, prévus dans les manchons 92, 92' qui débouchent à leur tour dans les extrémités intérieures des alésages 26 et 34, respectivement. De préférence, comme

représenté, la jonction entre la paroi latérale des contre-

alésages 108, 108' et les fentes respectives 106, 106' forme-

ra un léger rayon de manière à faciliter un écoulement rela-

tivement régulier du fluide avec un minimum de turbulences.

De manière à retenir axialement les manchons 104,

104' en position à l'intérieur des manchons 92, 92', respec-

tivement, et tout en permettant leur rotation relativement libre, des rebords annulaires, s'étendant radialement vers l'extérieur, 110, 110' sont prévus sur les extrémités

intérieures des manchons 104, 104' et recouvrent les extré-

mités intérieures des manchons 92, 92', des rondelles de butée 112, 112' étant disposées entre eux. D'une façon

similaires, des circlips 114, 114' et des rondelles de bu-

tée 116, 116' sont prévus près de l'extrémité extérieure des manchons 104, 104' qui sont en contact avec l'extrémité extérieure des manchons 92, 92'. Des joints toriques 9. appropriés 118 sont prévus près des bords axiaux opposés des fentes 106, 106' de manière à éviter les fuites de

fluide entre les manchons 104, 104' et les manchons res-

pectifs 92, 92'.

De manière à effectuer un mouvement de rotation du manchon 104' à l'intérieur du manchon 92', un bouton d'actionnement 120 est fixé à l'extrémité extérieure du manchon 104' au moyen d'un boulon 122 s'étendant entre eux. Un goujon 124 peut être interposé entre le bouton 120 et le manchon 104' de manière à empêcher une rotation

relative entre eux.

Le manchon 104 comporte également un bouton 126 monté de manière à pouvoir coulisser axialement sur une extrémité extérieure étendue du manchon 104 au moyen d'un boulon 128 s'étendant entre eux. L'extrémité intérieure du boulon 128 est maintenue dans un évidement approprié au

moyen d'un circlips 130 et sert également à limiter le mou-

vement extérieur axial du bouton 126. Un ressort 132 s'étend entre le bouton 126 et le manchon 104 et sert à solliciter axialement le bouton 126 vers l'extérieur par rapport au manchon 104. Un goujon 134 est disposé entre le bouton 126 et le manchon 104 pour empêcher une rotation relative entre eux.

De manière à maintenir le rapport relatif de l'écou-

lement fluidique à travers les deux manchons d'orifice

tout en permettant les changements de leur volume, les bou-

tons 120 et 126 comprennent chacun des flasques annulaires s'étendant radialement, dont les périphéries extérieures

comportent des dents d'engrenage 136, 138 placées de maniè-

re à être en prise lorsque le bouton 126 se trouve dans sa position de sollicitation axiale vers l'extérieur qui est représentée. Ainsi, l'un ou l'autre des boutons 120 ou 126 étant animé d'un mouvement de rotation, l'autre bouton sera entraîné en rotation par les dents en prise suivant la même

quantité. Comme les fentes 96, 96' et 106, 106' sont rectan-

gulaires, le taux de changement du trajet d'écoulement à 10. surface ouverte se trouvant ainsi défini sera constant dans toute la plage de fonctionnement et par conséquent,

le volume de l'écoulement sera variable linéairement.

C'est-à-dire que, pour un degré de rotation des manchons 104, 104', la variation de la surface ouverte définie par les fentes respectives sera la même quelle que soit la position rotationnelle relative des manchons 104, 104'

par rapport aux manchons 92, 92'. Par conséquent, en choi-

sissant les largeurs axiales relatives des fentes 106, 106' de façon à fournir le rapport désiré pour le mélange des deux fluides, le volume total de l'écoulement peut être contrôlé facilement en tournant simplement l'un ou l'autre

des boutons 120 ou 126,ce qui provoquera une rotation simi-

laire de l'autre bouton. En variante, naturellement, les

largeurs axiales des fentes 106, 106' peuvent être iden-

tiquesauquel cas le rapport de mélange sera modifié en

faisant tourner seulement l'un des boutons, ce qui entraîne-

ra à son tour la rotation de l'autre. Des repères appro-

priés peuvent être prévus sur les boutons 120, 126 pour four-

nir une lecture visible du rapport établi. On remarquera également qu'un moyen automatique d'entraînement peut être facilement substitué au réglage manuel qu'on a décrit, pour

tenir compte d'un fonctionnement à distance.

En fonctionnement, des premier et second flui-

des pressurisés devant être mélangés suivant un rapport pré-

déterminé sont fournis à la soupape 10 via les orifices

d'admission 14 et 16 à des pressions P1 et P2 respective-

ment. De préférence, des soupapes à ouverture/fermeture

à action rapide seront incorporées dans chacune des condui-

tes d'alimentation des orifices d'admission 14 et 16 ainsi que dans la conduite de décharge connectée à l'orifice de

décharge 140, tous ces éléments étant actionnés simultané-

ment. Les canaux 36, 82' et 84' achemineront le fluide en-

trant dans l'orifice 14 vers l'extrémité droite (comme repré-

senté) de l'alésage 20 ou la pression P1 agira contre la surface, dirigée axialement vers l'extérieur, de la partie 11. cylindrique 44 de l'ensemble 40 à bobine o elle exercera

une force de sollicitation sur l'ensemble 40 dans la di-

rection de la gauche, comme cela est représenté.

Le second fluide entrant dans l'orifice d'admis-

sion 16 à une pression P2 s'écoulera à travers l'orifice de dosage variable défini par les surfaces d'extrémité chanfreinées 62 de l'ensemble 40 et la paroi d'extrémité 42 pour entrer dans la chambre 22 et le canal-30. Une chute de pression se produira à la suite de l'écoulement

du fluide à travers cet orifice de dosage et par consé-

quent, le second fluide présent dans le canal 30 aura une

pression P3 qui est inférieure à la pression P2. Les ca-

naux 32, 82, 84, 76, 80 et 78 serviront à acheminer ce second fluide à la pression P3 jusqu'à l'extrémité gauche

(comme représenté) de l'alésage 20 o la pression P3 exer-

cera une action de sollicitation sur l'ensemble à bobine

dirigée vers la droite. Comme les surfaces contre lesquel-

les agissent les pressions P1 et P3 sont égales et que l'ensemble à bobine peut se déplacer librement dans le sens axial à l'intérieur de l'alésage 20, les pressions P1 et P3 provoqueront, si elles ne sont pas égales, le déplacement de l'ensemble à bobine vers la plus basse

des deux pressions, ce qui provoquera à son tour la varia-

tion de la surface de l'orifice de dosage et par consé-

quent de la chute de pression jusqu'à atteinte d'un équili-

bre dans lequel P1 = P3. On remarquera que, comme le flui-

de entrant dans l'orifice d'admission 16 doit traverser

l'orifice de dosage, il est nécessaire que P2 soit supé-

rieur à P1 d'une quantité suffisante pour compenser la chu-

te de pression se produisant dans l'orifice variable. De préférence, cette différence sera d'au moins 0,03 MPa bien

que pouvant être plus grande ou plus petite que cette va-

leur. On doit également remarquer que les surfaces axia-

les de l'ensemble 40 sur lesquelles le fluide entrant dans l'orifice 16 agiront à la pression P2 seront telles que les forces dirigées axialement en résultant s'annuleront 12. pratiquement, éventuellement à l'exception d'une certaine force fluidique dynamique due à l'écoulement du fluide dans l'orifice variable. On pense actuellement que ces forces peuvent se traduire par une certain tremblotement de l'ensemble à bobine 40 qui peut aider à assurer son mouvement de réponse pour compenser toute variation

de la pression d'admission.

Dans le cas o la pression d'admission de l'un ou l'autre ou des deux fluides change, l'ensemble à bobine se déplacera jusqu'à une nouvelle position, à la suite de quoi l'orifice variable modulera la chute de pression à

travers lui, de façon que P3 soit de nouveau égal à Pi.

Dans certains cas, il peut être souhaitable de. provoquer un certain retard dans le temps de réaction nécessaire à compenser un changement de P1 ou P2, tel que,par exemple, pour amortir une oscillation indue de celle-ci ou pour la

compensation de fluides ayant des viscosités différentes.

Ce retard peut être facilement ajusté en repositionnant l'une ou l'autre ou les deux soupapes à aiguille 86, 86' de manière à faire varier le débit du fluide entrant ou

sortant des extrémités respectives de l'alésage 20.

A partir de l'orifice d'admission 14, le pre-

mier fluide traversera l'alésage 108' et les fentes 106' et 96'pour entrer dans le passage 98 et sortira alors par l'orifice de décharge 140. D'une façon similaire, le

second fluide s'écoulera à partir du canal 30 pour traver-

ser l'alésage 108, les fentes 96 et 106 et entrer dans le

passage 98 o il se mélangera avec le premier fluide et sor-

tira via l'orifice de décharge 140. Comme les pressions P1 et P3 sont maintenues égales par l'action de l'ensemble 40 comme on l'a décrit cidessus et que la contre-pression du fluide mélangé est la même pour les deux fluides, le volume de l'écoulement de chacun des deux fluides sera directement proportionnel à la surface libre définie par les fentes se chevauchant 96, 106 et 96', 106'. Par conséquent, les deux fluides peuvent être combinés ou mélangés suivant n'importe 13.

quel rapport désiré en faisant tourner de manière appro-

priée les manchons 104, 104' par rapport aux manchons associés 92, 92' de manière à mettre en place les fentes 106 et 106' suivant le degré de chevauchement désiré avec les fentes respectives 96 et 96'. En liaison maintenant avec la figure 5, on a représenté un autre mode de réalisation d'une soupape de

mélange selon la présente invention, celle-ci étant repré-

sentée dans ses grandes lignes par la référence 142. La soupape 42 incorpore un logement principal 144 en deux pièces, présentant des premier et second orifices 146,

148 d'admission des fluides, des premier et second ensem-

bles 150, 152 à soupape d'écoulement à ouverture/fermeture à action rapide, un ensemble 154 à soupape à bobine de dosage à orifice variable et des premier et second

ensembles 156, 158 à orifice fixe.

Les ensembles 150, 152 sont sensiblement identi-

ques et par conséquent, on ne décrira que l'un d'entre eux, les parties correspondantes de l'autre étant indiquées par

les mêmes références auxquelles on a ajouté un prime. L'en-

semble 150 comprend un piston 160 pouvant se déplacer à l'intérieur d'un cylindre 162 ménagé dans le logement 144 qui comprend un arbre dépendant 164 s'étendant dans une partie à diamètre réduit 166 en prolongement du cylindre 162. Un élément de soupape 168 en forme de tronc de cône est prévu sur l'extrémité de l'arbre 164 et est accouplé à un siège conique 170 prévu sur un élément rapporté 172 monté dans la partie 166 du cylindre 162. Des ouvertures 174 sont ménagées dans l'élément rapporté 172 et sont

positionnées de façon à placer leur intérieur en communica-

tion fluidique avec l'orifice d'admission 146. De plus, l'élément rapporté 172 comporte des joints tels que des

* joints toriques 176, 178 assis dans des rainures annulai-

res pour éviter les fuites fluidiques entre l'élément rapporté 172 et les parois latérales de la partie 166 du 14. cylindre 162. Un joint torique supplémentaire 180 est monté sur l'élément rapporté 172 qui s'engage par coulissement dans une partie intermédiaire de l'arbre 164 pour créer une relation d'étanchéité entre eux. De manière à maintenir en position l'élément rapporté 172, un circlip 182 présente une rainure annulaire à la jonction de la partie à diamètre

réduit 166 et du cylindre 162.

De manière à maintenir la soupape 168 dans une position fermée, un ressort hélicoïdal 184 s'étend entre une partie supérieure du piston 160 et un élément 186 formant siège pour ressort. Un autre circlip 188 sert à

maintenir le siège 186 à l'intérieur du cylindre 162.

De préférence, les pistons 160 et 160' sont conçus pour

être actionnés simultanément soit par une pression hydrau-

lique, soit par une pression pneumatique, et à cet effet,

un orifice d'admission commun 190 est ménagé dans le loge ment 144 qui communique avec les parties intérieures des

cylindres 162 et 162'. En variante, naturellement, les sou-

papes 168, 168' peuvent être actionnées électriquement

via un agencement muni d'un solénoide.

Un passage fluidique 192 est ménagé dans le lo-

gement 144 qui s'étend entre le côté en aval de la soupape

168 et une chambre 194 dans laquelle est disposé un ensem-

ble 156 à orifice fixe. L'ensemble 156 comprend une pre-

mière plaque filetée 196 ayant une ouverture excentrée 198 qui s'étend à travers elle et une seconde plaque 200 ayant également une ouverture excentrée 202 placée en relation de chevauchement partiel avec l'ouverture 198 de manière à définir un trajet d'écoulement à orifice fixe. Une bague

03 filetée de retenue 204 est également prévue qui sert à blo-

quer la plaque 200 dans l'orientation circonférentielle désirée ainsi qu'à la maintenir en aboutement étanche avec

la plaque 196.

L'ensemble 158 à orifice fixe est sensiblement identique à l'ensemble 156 à orifice fixe, ses parties

?635164

15. correspondantes étant représentées par les mêmes références

auxquelles on a ajouté un prime.

L'ensemble 154 à orifice variable comprend une soupape 206 à bobine pouvant se déplacer à l'intérieur d'un alésage 208 s'étendant latéralement à travers le loge- ment 144. Les extrémités opposées de l'alésage 208 sont

scellées par des éléments de fermeture 209, 211 qui compren-

nent aussi des saillies s'étendant dans l'alésage 208 qui

servent à limiter le mouvement de la soupape 206. La soupa-

pe présente une partie centrale 210 à diamètre réduit et une paire de passages 212, 214 s'étendant diamétralement, adjacents à ses extrémités opposées qui débouchent vers l'extérieur pour entrer dans des rainures annulaires 215, 217. Disposés au centre, des passages axiaux 216, 218 s'étendent vers l'intérieur à partir des extrémités opposées de la soupape 206 et débouchent dans les passages respectifs 212, 214. Des éléments rapportés 220 et 222 sont montés à

l'intérieur des extrémités extérieures de chacun des passa-

ges 216, 218 et présentent une ouverture définissant un ori-

fice d'une dimension inférieure au diamètre des passages

216, 218. Un passage fluidique 224 s'étend entre le passa-

ge 192 et une rainure annulaire 226 pratiquée dans la pa-

roi latérale de l'alésage 208. Comme représenté, les rainu-

res annulaires 215 et 226 sont placées l'une par rapport à l'autre de façon à assurer la communication fluidique

entre elles, quelle que soit la position axiale de la sou-

pape 206.

Le logement 144 contient également un passage

228 pour fluide s'étendant entre le côté en aval de l'élé-

ment de soupape 168' et un côté de l'alésage 208 et un se-

cond passage pour fluide 230 relativement court et s'éten-

dant entre le côté opposé de l'alésage 208 et la chambre 194'.

Comme représenté, les passages 228 et 230 débouchent dans l'alésage 208 sur ses côtés diamétralement opposés et sont déplacés légèrement dans le sens axial l'un par rapport à l'autre bien que tous deux se chevauchent et communiquent 16.

avec l'espace défini par la partie 210 à diamètre réduit.

Alors que la soupape 206 se déplace vers la droite de la figure 5, on remarquera que la paroi latérale gauche de la partie 210 réduira la surface de communication entre les passages 228 et 230,d'o l'augmentation de la chute de pression dans ceux-ci. Un mouvement similaire de la

soupape vers la gauche augmentera la surface de communica-

tion entre les passages 228 et 230, d'o la diminution de

la chute de pression dans l'orifice variable ainsi défini.

Les ouvertures 202 et 202' débouchent dans une chambre de décharge commune 232 à partir de laquelle un orifice de décharge 234 débouche vers l'extérieur pour

la fourniture des fluides maintenant mélangés. De préfé-

rence, une soupape 236 à ouverture/fermeture à action rapi-

de, semblable aux soupapes 150, 152,sera fournie à l'orifi-

ce de décharge 234 qui fonctionnera simultanément avec les

soupapes 150 et 152.

En fonctionnement, lorsqu'on a besoin des flui-

des mélangés, chacune des soupapes 150, 152 et 236 sera actionnée simultanément pour prendre une position ouverte, permettant à un premier fluide A d'entrer via l'orifice 146 à une pression P1 et à un second fluide B devant être

mélangé à celui-ci d'entrer par l'orifice 148 à une pres-

sion P2. Comme avec la soupape de mélange 10, la pression P2 doit être légèrement plus grande que la pression Pi,

de préférence d'au moins 0,03 MPa, bien qu'on puisse utili-

ser des différentiels plus élevés ou plus faibles. Cepen-

dant, on remarquera que si le fluide B est un gaz, sa

pression doit être inférieure au double de la pression d'ad-

mission P1 du fluide A de manière à éviter le risque d'un

écoulement sonique à l'intérieur de la soupape 142.

Le fluide A. traversera le passage 192 pour en-

trer dans la chambre 194 et traversera ensuite l'orifice

de dosage défini par les ouvertures 198 et 202 se chevau-

chant pour entrer dans la chambre de décharge 232. De plus, la pression P1 du fluide A sera communiquée à la 17. surface du côté droit de la soupape 206 via le passage 224,

les rainures 226 et 215, les passages 214 et 218 et l'ouvertu-

re ménagée dans l'élément rapporté 220. La force due à cette pression P1 aura tendance à solliciter la soupape à bobine vers la gauche de la figure 5.

Le fluide B circulera dans le passage 228, tra-

versera l'orifice variable défini par la partie 210 à dia-

mètre réduit et l'ouverture du passage 230,. traversera

le passage 230, l'orifice de dosage défini par les ouvertu-

res 198' et 202' se chevauchant pour entrer dans la cham-

bre de décharge 232 o il se mélangera au fluide A et sorti-

ra via l'orifice de décharge 234. Une chute de pression se produira alors que le fluide B traverse l'orifice variable de sorte que le fluide B aura une pression P3 au droit du passage 230. Cette pression sera communiquée à la surface du côté gauche de la soupape 206 via les passages 212, 216 et l'ouverture ménagée dans l'élément rapporté 222

pour solliciter la soupape vers la droite de la figure 5.

Alors que les surfaces des extrémités opposées de la sou-

pape 206 ont des dimensions sensiblement identiques, celle-

ci se déplacera soit vers la droite soit vers la gauche de la figure 5 de façon à moduler la chute de pression dans l'orifice variable jusqu'au moment o la pression P3 est égale à la pression Pi. Ensuite, toute variation soit de la pression d'entrée P1 soit de la pression d'entrée P2 se traduira par une nouvelle position de la soupape 206

et par conséquent par la modulation de la chute de pres-

sion dans l'orifice variable de façon que P3 soit de nou-

veau égal à Pi' Les éléments rapportés 220 et 222 à orif%-

ce auront sensiblement la même fonction que les soupapes à aiguille 86, 86' décrites ci-dessus. Comme chacun des orifices fixes défini par les ouvertures 198, 202 et 198' et 202' se chevauchant débouchent dans une chambre de

décharge commune 232 et sont donc soumis à la même contre-

pression et que P3 est égal à P1 immédiatement en amont, 18. le volume de l'écoulement sera directement proportionnel

à la surface ouverte des orifices respectifs. Par consé-

quent, elles peuvent être facilement et commodément ré-

glées par les plaques tournantes 200 et 200' pour four-

nir le rapport désiré pour le mélange des fluides A et

B. Dès que ce rapport a été établi, les bagues de rete-

nue 204 et 204' peuvent être serrées de manière à blo-

quer les plaques respectives 200, 200' dans une posi-

tion par rapport aux plaques 196, 196', d'o il résulte

que la plaque d'extrémité 238 peut être fixée au loge-

ment 144.

Comme on peut le remarquer maintenant, chacune des soupapes de mélange décrites ci-dessus convient pour

fournir un mélange contrôlé avec précision de deux flui-

des quelles que soient les variations des pressions d'admission. Ces soupapes conviennent au mélange d'une vaste variété de fluides comprenant des liquides, des gaz et des liquides, ou des gaz et des gaz. La soupape 10 est l'idéal dans le cas d'applications o l'on souhaite

ajuster le débit de temps en temps ainsi que dans des ap-

plications o des changements périodiques du rapport de mélange peuvent s'avérer nécessaires car cette soupape incorpore un moyen facilement accessible pour ajuster les orifices fixes. La soupape de mélange 142 convient dans des applications nécessitant un écoulement cyclique,

par exemple pour le mélange de peintures devant être pulvé-

risées ou analogue, car elle incorpore un moyen formant soupape à l'ouverture/fermeture à action rapide en plus de l'agencement de mélange. Cependant, on remarquera

que la soupape 10 peut être utilisée dans de telles situa-

ti.ons à écoulement cyclique en incorporant simplement un moyen faisant office de soupape à ouverture/fermeture

à action rapide qu'on dispose à un endroit contigu aux ori-

fices d'admission 14 et 16 et a l'orifice de décharge 140.

La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, 19. exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle

est au contraire susceptible de modifications et de va-

riantes qui apparaîtront à l'homme de l'art.

20.

Claims (21)

REVENDICATIONS

1 - Soupape de mélange à rapport réglable pour mélanger des premier et second fluides suivant un

rapport prédéterminé, caractérisée en ce qu'elle com-

prend: - un logement présentant des premier et second orifices d'admission des fluides; et un orifice de sortie aes fluides; - un premier orifice réglable à l'intérieur du

logement pour doser l'écoulement fluidique entrant à par-

tir du premier orifice d'admission;

- un second orifice réglable à l'intérieur du lo-

gement pour doser l'écoulement fluidique entrant à partir du second orifice d'admission; - un moyen à l'intérieur du logement définissant un orifice variable, cet orifice étant disposé dans un trajet d'écoulement fluidique entre le second orifice d'admission et le second orifice réglable et pouvant être mis en oeuvre pour commander la pression du second fluide

immédiatement en amont du second orifice réglable en rela-

tion avec la pression du premier fluide en amont du premier

orifice réglable.

2 - Soupape de mélange selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'orifice variable varie en fonction

des changements de la pression d'admission du premier flui-

de. 3 - Soupape de mélange selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'orifice variable varie en réponse

à des changements de la pression du second fluide.

4 - Soupape de mélange selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'orifice variable comprend une soupape à bobine disposée de manière à se déplacer à

l'intérieur d'un alésage pratiqué dans le logement.

- Soupape de mélange selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'une extrémité de l'alésage communique 21.

par fluide avec le premier orifice d'admission et l'extré-

mité opposée de l'alésage est en communication fluidique avec le second fluide immédiatement en amont du second

orifice réglable.

6 - Soupape de mélange selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un premier moyen pour limiter l'écoulement du premier fluide dans

son entrée et sa sortie de ladite extrémité de l'alésa-

ge et un second moyen pour limiter l'écoulement du second fluide dans son entrée et sa sortie de l'extrémité

opposée de l'alésage.

7 - Soupape de mélange selon la revendication 6, caractérisée en ce que les premier et second moyens de

limitation sont réglables.

8 - Soupape de mélange selon la revendication 7,

caractérisée en ce que les premier et second moyens de limi-

tation comprennent des soupapes à aiguille.

9 - Soupape de mélange selon la revendication 5, caractérisée en ce que la soupape à bobine peut être mise en oeuvre pour maintenir la pression du premier fluide en amont du premier orifice réglable à une valeur sensiblement égale à la pression fluidique du second fluide en amont du

second orifice réglable.

- Soupape de mélange selon la revendication

1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des pre-

mier et second moyens pour ajuster les premier et second

orifices réglables, respectivement.

11 - Soupape de mélange selon la revendication 10,

caractérisée en ce que les premier et second moyens de récjla-

ge sont interconnectés sélectivement, d'o il résulte que le réglage de l'un des premier et second orifices réglables se traduira par un ajustement de l'autre des premier et

second orifices réglables de sorte que le rapport de mélan-

ge des premier et second fluides sera maintenu à une

valeur sensiblement constante.

22. 12 - Soupape de mélange selon la revendication

11, caractérisée en ce que le changement de la surface ou-

verte des premier et second orifices réglables est sensi-

blement constante pour chaque incrément de réglage sur la totalité de la plage de réglage des premier et second orifices. 13 - Soupape de mélange selon la revendication 11, caractérisée en ce que les premier et second orifices réglables sont réglables par rotation et les premier et second moyens de réglage comprennent des arbres rotatifs s'étendant vers l'extérieur du logement et des boutons

fixés à l'arbre, les boutons comprenant des dents d'engre-

nage sur leur périphérie qui sont placées en prise, d'o il résulte que la rotation de l'un des boutons provoquera

un mouvement de rotation correspondant de l'autre bouton.

14 - Soupape de mélange selon la revendication 13, caractérisée en ce que l'un des boutons est mobile axialement par rapport à l'arbre rotatif, d'o il résulte que les dents d'engrenage du premier bouton ne sont plus en prise avec les dents de l'autre, ce qui permet de régler

indépendamment les premier et second orifices réglables.

- Soupape de mélange selon la revendication 14, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un moyen

de sollicitation pouvant être mis en oeuvre pour sollici-

ter le premier bouton afin de le placer dans une position

o les dents d'engrenage sont en prise.

16 - Soupape de mélange selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une première soupape à fermeture/ouverture à action rapide à l'intérieur du logement pour contr81er l'écoulement fluidique entrant à partir du premier orifice d'admission et un second moyen

de soupape à fermeture/ouverture à action rapide à l'inté-

rieur du logement pour contrôler l'écoulement fluidique

entrant à partir du second orifice d'admission.

17 - Soupape de mélange selon la revendication 16, 23. caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un moyen pour actionner simultanément les première et seconde soupapes

à fermeture/ouverture.

18 - Soupape de mélange à rapport variable pour le mélange d'un premier fluide fourni à une première

pression avec un second fluide fourni à une pression supé-

rieure à celle du premier fluide à un rapport volumétrique désiré, caractérisée en ce qu'elle comprend: - un logement;

- un orifice de décharge ménagé dans le loge-

ment; - un premier orifice d'admission pratiqué dans le logement; - un premier orifice disposé à l'intérieur du logement pour doser l'écoulement du premier fluide entre le premier orifice d'admission et l'orifice de décharge; - un second orifice d'admission de fluide à l'intérieur du logement; - une soupape à bobine disposée de manière à

se déplacer à l'intérieur d'un alésage pratiqué dans le lo-

gement, la soupape à bobine comprenant un moyen définissant un orifice variable; - un second orifice disposé à l'intérieur du logement pour doser l'écoulement du second fluide entre le second orifice d'admission et l'orifice de décharge, l'orifice variable étant placé dans le trajet d'écoulement du second fluide entre le second orifice d'admission et le second orifice; - un premier moyen de passage pour placer une extrémité de l'alésage en communication fluidique avec le premier fluide contigu au premier orifice d'admission;

- un second moyen de passage pour placer l'au-

tre extrémité de l'alésage en communication fluidique avec

le second fluide entre l'orifice variable et le second ori-

fice, d'o il résulte que la pression du premier fluide

?635164

24.

agira pour solliciter la soupape à bobine dans une direc-

tion provoquant l'augmentation des dimensions de l'orifice

variable et la pression du second fluide en aval de l'orifi-

ce variable agira pour solliciter la soupape à bobine dans une direction provoquant la diminution des dimensions de l'orifice variable, l'orifice variable opérant ainsi pour maintenir une relation prédéterminée entre la pression

d'admission du premier fluide et la pression du second flui-

de en aval de l'orifice variable, d'o il résulte que les

premier et second orifices peuvent fonctionner pour mainte-

nir un rapport désiré entre les débits des premier et second fluides traversant l'orifice de décharge quels que soient les changements relatifs de la pression d'admission

des premier et second fluides.

19 - Soupape de mélange selon la revendication 18, caractérisée en ce que les premier et second orifices

sont réglables.

- Soupape de mélange selon la revendication 19, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un premier moyen extérieur au logement pour ajuster le premier orifice

réglable et un second moyen extérieur au logement pour ajus-

ter le second orifice réglable.

21 - Soupape de mélange selon la revendication , caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un moyen interconnectant sélectivement les premier et second moyens de réglage, d'o il résulte que le réglage de l'un des premier et second moyens de réglage provoquera un réglage

correspondant de l'autre.

22 - Soupape de mélange selon la revendication

21, caractérisée en ce que le moyen d'interconnexion com-

prend des dents d'engrenage associées à chacun des premier

et second orifices réglables et pouvant être mises sélecti-

vement en prise.

23 - Soupape de mélange selon la revendication 18, caractérisée en ce que le premier orifice comprend une 25.

première plaque disposée disposée à l'intérieur d'un alésa-

ge pratiqué dans le logement ayant une ouverture excentrée, et une seconde plaque disposée dans l'alésage en relation d'aboutement avec la première plaque et ayant une ouverture excentrée, les première et seconde plaques pouvant tourner

l'une par rapport à l'autre, d'o il résulte que l'ouvertu-

re excentrée peut être placée dans une relation de chevauche-

ment désirée et un moyen pour fixer les première et seconde

plaques dans ladite relation désirée.

24 - Soupape de mélange selon la revendication 18,

caractérisée en ce que les premier et second moyens de pas-

sage comprennent un moyen pour limiter le débit des premier

et second fluides entrant et sortant de l'alésage.

- Soupape de mélange selon la revendication-24, caractérisée en ce que des parties des premier et second moyens de passage s'étendent à travers la soupape à bobine et le moyen de limitation comprend des éléments rapportés

à orifice montés dans la soupape à bobine.

26 - Soupape de mélange selon la revendication 24, caractérisée en ce que le moyen de limitation comprend des

soupapes à aiguille.

27 - Soupape de mélange selon la revendication 24, caractérisée en ce que le moyen de limitation compense les variations de la température des premier et second

fluides.

28 - Soupape de mélange selon la revendication 18, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un premier

moyen de soupape disposé à l'intérieur du logement pour per-

mettre l'écoulement à partir du premier orifice d'admission et un second moyen de soupape pour permettre l'écoulement à

partir du second orifice d'admission et un moyen pour action-

ner les première et seconde soupapes simultanément.

29 - Soupape de mélange selon la revendication 28, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un troisième moyen de soupape associé à l'orifice de décharge pour 26.

contrôler l'écoulement sortant du logement, cette troi-

sième soupape pouvant être actionnée simultanément aux

première et seconde soupapes.