FR2807136A1 - Electrically operated valve, for remote control of central heating system, includes double electromagnetic capable of operation by current pulse - Google Patents

Abstract

Valve includes a double electromagnet (15) which causes movement of a weight (11) which is solidly attached to a shaft (7). This is able to close the seating (4) of the valve. A piston (6) pushed by the fluid circulating via the orifices (9) to flood the chamber (2) keeps the rod on the seating, awaiting the command to open the valve. Current flow through either of the two windings (13,14) provokes the opening or closure of the valve. The valve includes a double electromagnet (15) which causes movement of a weight (11) which is solidly attached to a shaft. This is able to close the seating of the valve. A piston pushed by the fluid circulating via the orifices to flood the chamber keeps the shaft on the seating, awaiting the command to open the valve. Momentary circulation of electric current through the winding (13) causes the opening of the valve, whilst momentary flow of current through the second winding (14) causes the closure of the valve. The rod (7) includes grooves (10) ensuring supply of fluid to the valve chamber.

Description

L' invention concerne un dispositif permettant de rendre possible la commande à distance de l'ouverture et de la fermeture d'une vanne grâce à des impulsions d'un courant électrique . The invention relates to a device making it possible to remotely control the opening and closing of a valve by means of pulses of an electric current.

Lorsqu' il s'agit d'automatiser le contrôle de la circulation d' un fluide dans une installation, le choix de vannes est souvent limité à des exemplaires mécaniquement complexes donc coûteux et nécessitant un entretien fréquent . Quelques modèles simples à commande par électro-aimant existent , cependant leur maintien en position ouverte ou fermée nécessite l'application en permanence courant électrique non négligeable .  When it comes to automating the control of the circulation of a fluid in an installation, the choice of valves is often limited to mechanically complex units therefore costly and requiring frequent maintenance. Some simple models with electromagnet control exist, however their maintenance in open or closed position requires the permanent application of significant electrical current.

L'invention présentée permet de mettre à disposition concepteurs une vanne fabrication simple selon l' état des techniques industrielles . Elle se veut facile à piloter par une interface informatisée et ne consomme pas énergie en dehors des phases de commande . En effet elle se compose d' un corps creusé d'une chambre à l'intérieur de laquelle se meut un piston . Le corps de vanne est fixé sur une embase qui comporte le siège de la vanne percé d'un orifice par lequel circule le fluide , et les éléments reliant la vanne au reste de l'installation : brides , exemple , ou filetages . The invention presented makes it possible to provide designers with a simple manufacturing valve according to the state of industrial techniques. It is intended to be easy to control via a computerized interface and does not consume energy outside of the control phases. Indeed it consists of a body hollowed out of a chamber inside which a piston moves. The valve body is fixed to a base which includes the valve seat pierced with an orifice through which the fluid circulates, and the elements connecting the valve to the rest of the installation: flanges, for example, or threads.

tige , fabriquée dans un matériau magnétiquement inerte traverse la chambre et le piston ( rendu solidaire de la tige par une fixation mécanique comme un jonc élastique exemple ) . Cette tige , en ce déplaçant suivant son axe longitudinal , vient obturer ou dégager le siège dans l' embase de la vanne . La tige est creuse sur une partie de sa longueur, de façon à permettre au fluide d'envahir la chambre du corps de vanne. Une masselotte est fixée sur la tige , sur sa partie opposée à l'embase . Cette masselotte est constituée d'un matériau réagissant fortement en présence d'un champ magnétique sans toutefois être magnétisable ( comme de la ferrite par exemple ) . La masselotte est isolée du contact du fluide ( en la logeant par exemple dans une cavité adéquate de la tige obturée ensuite par une résine synthétique ) . Sur le corps la vanne , à l'opposé de l'embase , est fixé un électro-aimant dont le noyau , creux , vient envelopper l'extrémité la tige munie de sa masselotte . La cavité du noyau est borgne et vient compléter la chambre du corps de vanne . Leur plan de joint est rendu étanche ( pâte à joint et serrage exemple ) . Un capot protecteur et enjoliveur couvre électro-aimant tout en offrant un moyen commode d' immobilisation de ce dernier . Le corps de l'électro aimant est constitué de deux enroulements de fils conducteurs bobinés de telle façon que leurs spires soient , sur chaque couche , imbriquées en les intercalant spire à spire . Les deux enroulements sont également décalés suivant leur axe longitudinal d' une distance peu supérieure à la valeur du déplacement de la tige mobile . Les extrémités de ces enroulements aboutissent à un moyen de liaison vers le système électrique de commande ( bornier ou prise par exemple ) . La commande de fermeture correspond à l'activation par un courant électrique de l'enroulement le plus proche du corps de vanne Cela provoque l'attraction de la masselotte qui tend à gagner le centre des forces magnétiques de cet enroulement et entraîne avec elle la tige mobile vers le siège de l'embase . Lorsque la vanne est en position fermée , la pression du fluide agit sur le piston , maintenant l'appui de la tige sur le siège . Une fois cette position atteinte l' impulsion électrique de commande peut cesser . Au contraire une commande d'ouverture consiste à activer l'enroulement le plus éloigné du corps . La masselotte se déplace alors vers le centre des forces magnétiques de cet enroulement en provoquant d' abord le décollement de la tige mobile du siège , libérant la pression du fluide qui s'équilibre dans les diverses cavités de la vanne . Le piston devient inopérant. La tige se retire, donnant libre passage au fluide . L'impulsion de commande peut alors cesser, la position ouverture étant maintenue par le frottement du piston sur les parois de la chambre et le poids de l'équipage mobile. rod, made of a magnetically inert material passes through the chamber and the piston (made integral with the rod by a mechanical fixing like an elastic ring for example). This rod, by moving along its longitudinal axis, closes or releases the seat in the base of the valve. The stem is hollow over part of its length, so as to allow the fluid to invade the chamber of the valve body. A weight is fixed on the rod, on its part opposite to the base. This counterweight is made of a material which reacts strongly in the presence of a magnetic field without however being magnetizable (such as ferrite for example). The flyweight is insulated from contact with the fluid (by housing it, for example, in an adequate cavity in the rod then closed by a synthetic resin). On the body the valve, opposite the base, is fixed an electromagnet whose core, hollow, comes to wrap the end of the rod provided with its flyweight. The core cavity is blind and completes the chamber of the valve body. Their joint plane is sealed (joint paste and tightening example). A protective cover and cover covers the electromagnet while providing a convenient means of immobilizing the latter. The body of the electromagnet is made up of two windings of conductive wires wound in such a way that their turns are, on each layer, nested by interposing them turn to turn. The two windings are also offset along their longitudinal axis by a distance little greater than the value of the displacement of the movable rod. The ends of these windings lead to a connection means to the electrical control system (terminal block or socket for example). The closing command corresponds to the activation by an electric current of the winding closest to the valve body. This provokes the attraction of the counterweight which tends to reach the center of the magnetic forces of this winding and carries with it the rod. movable towards the seat of the base. When the valve is in the closed position, the fluid pressure acts on the piston, maintaining the support of the rod on the seat. Once this position has been reached, the electrical control pulse may cease. On the contrary, an opening command consists in activating the winding furthest from the body. The counterweight then moves towards the center of the magnetic forces of this winding, first causing the detachment of the movable rod of the seat, releasing the pressure of the fluid which is balanced in the various cavities of the valve. The piston becomes inoperative. The rod withdraws, giving free passage to the fluid. The control pulse can then cease, the open position being maintained by the friction of the piston on the walls of the chamber and the weight of the movable assembly.

Les dessins annexés illustrent l'invention La figure 1 représente , en coupe , le dispositif de l'invention . La vanne est dessinée en position fermée. The accompanying drawings illustrate the invention. FIG. 1 represents, in section, the device of the invention. The valve is drawn in the closed position.

La figure 2 représente , en coupe , le dispositif de l'invention . La vanne est dessinée en position ouverte . Figure 2 shows, in section, the device of the invention. The valve is drawn in the open position.

La figure 3 représente schématiquement le mode de bobinage des enroulements de l' électro-aimant. Seule la première couche de spires est représentée. Figure 3 shows schematically the winding mode of the windings of the electromagnet. Only the first layer of turns is shown.

La figure 4 représente le schéma de câblage de cet électro-aimant. Figure 4 shows the wiring diagram of this electromagnet.

La figure 5 représente une modification du schéma de câblage pour une liaison deux fils électrique avec le dispositif de commande . FIG. 5 represents a modification of the wiring diagram for a two-wire electrical connection with the control device.

En référence aux figures 1 et 2 le dispositif comporte un corps de vanne (1) renfermant une chambre (2) . Ce corps de vanne (1) est fixé sur une embase dans laquelle circule le fluide à travers le siège (4) . La liaison entre corps (1) et embase est rendue étanche , par exemple par un joint élastique (5) . Un piston (6) rendu solidaire d'une tige mobile (7) (en utilisant par exemple un jonc élastique (8) ) se déplace dans la chambre (2) en suivant les mouvements la tige (7) . Des orifices (9) permettent au fluide de noyer la chambre (2) alors que des rainures (10) longitudinales ou en hélice creusés dans la tige (7) dosent le flux et le reflux de celui-ci . En position fermée de la vanne la pression du fluide dans la chambre (2) maintien l'appui de la tige (7) sur le siège (4) . Une masselotte (11) de nature fortement réactive à un champ magnétique est fixée sur la tige (7) et maintenue à l'abri du fluide , par exemple en la logeant dans une cavité de la tige (7) , cavité qui pourra être obturée par un bouchon (12) de résine synthétique . Les enroulements (13) et (14) imbriqués spire à spire (comme il est schématisé sur la figure 3 ) constituent un électro-aimant double (15) dont le noyau (16) est creux. L' électro-aimant (15) est sur le corps (1) de telle façon que la liaison du noyau creux (16) sur le corps (1) soit rendue étanche , par exemple par vissage d'un capot protecteur (22) . Les extrémités (17) enroulements (13) et (14) traversent le noyau (16) et sont accessibles dans la cavité (18) afin de pouvoir être reliées à un système de branchement tel par exemple que des broches (19) . La cavité (18) , qui pourra recevoir les diodes suggérées en figure 5 , est ensuite obstruée en la comblant de résine synthétique par exemple . La circulation d'un courant électrique dans l'un ou l'autre des enroulements (13) et (14) fait apparaître au voisinage de l'enroulement concerné un champ magnétique dont point (20) marque le centre d'équilibre pour l'enroulement (13) alors que le point (21) marque le centre d'équilibre pour l'enroulement (14) . La masselotte (11) réagit à la présence de ce champ magnétique en se déplaçant suivant l'axe longitudinal l'électro-aimant (15) , et tend à faire coïncider la position de son centre de gravité avec celle du centre d'équilibre (20) ou (21) correspondant. Dans sa course elle entraine donc le déplacement (D) de la tige (7) . Referring to Figures 1 and 2 the device comprises a valve body (1) containing a chamber (2). This valve body (1) is fixed on a base in which the fluid circulates through the seat (4). The connection between body (1) and base is sealed, for example by an elastic seal (5). A piston (6) made integral with a movable rod (7) (using for example an elastic rod (8)) moves in the chamber (2) following the movements of the rod (7). Holes (9) allow the fluid to drown the chamber (2) while longitudinal or helical grooves (10) dug in the rod (7) measure the flow and reflux thereof. In the closed position of the valve, the fluid pressure in the chamber (2) maintains the support of the rod (7) on the seat (4). A counterweight (11) of a highly reactive nature to a magnetic field is fixed on the rod (7) and kept away from the fluid, for example by housing it in a cavity of the rod (7), which cavity can be closed. by a plug (12) of synthetic resin. The windings (13) and (14) nested turn to turn (as shown schematically in Figure 3) constitute a double electromagnet (15) whose core (16) is hollow. The electromagnet (15) is on the body (1) so that the connection of the hollow core (16) on the body (1) is sealed, for example by screwing a protective cover (22). The ends (17) windings (13) and (14) pass through the core (16) and are accessible in the cavity (18) so that they can be connected to a connection system such as for example pins (19). The cavity (18), which can receive the diodes suggested in FIG. 5, is then obstructed by filling it with synthetic resin for example. The circulation of an electric current in one or other of the windings (13) and (14) makes appear in the vicinity of the winding concerned a magnetic field whose point (20) marks the center of equilibrium for the winding (13) while the point (21) marks the center of equilibrium for the winding (14). The flyweight (11) reacts to the presence of this magnetic field by moving along the longitudinal axis of the electromagnet (15), and tends to make the position of its center of gravity coincide with that of the center of equilibrium ( 20) or (21) corresponding. In its course it therefore causes the displacement (D) of the rod (7).

En référence à la figure 3 le mode de bobinage des enroulements (13) et (14) consiste à réaliser des couches superposées , chaque couche étant constituée Pour l'enroulement (13) Partie (A) : D' un nombre (n1) de spires jointives sur une longueur (L1) légèrement supérieure à la valeur du déplacement (D) (voir fig . 2 ) . With reference to FIG. 3, the mode of winding of the windings (13) and (14) consists in making superimposed layers, each layer being made up For the winding (13) Part (A): Of a number (n1) of contiguous turns over a length (L1) slightly greater than the displacement value (D) (see fig. 2).

Partie (B) : D'un nombre (n2) de spires espacées d'une distance (d1) égale au diamètre du fil utilisé et ce sur une longueur (L2) dépendant des dimensions que l'on devra donner à l'électro-aimant. Pour l'enroulement (14) Partie (A1) : D'un nombre (n3) égal à (n2) de spires espacées d'une distance (d2) égale à (d1) , et ce sur une longueur (L3) égale à (L2) . Ces spires viennent donc s'intercaler entre les spires de la partie (B) de l' enroulement (13) . Part (B): Of a number (n2) of turns spaced by a distance (d1) equal to the diameter of the wire used and this over a length (L2) depending on the dimensions that must be given to the electro- magnet. For the winding (14) Part (A1): Of a number (n3) equal to (n2) of turns spaced by a distance (d2) equal to (d1), and this over a length (L3) equal to (L2). These turns are therefore inserted between the turns of part (B) of the winding (13).

Partie (B1) : D' un nombre (n4) égal à (n1) de spires jointives sur une longueur (L4) égale à (L1) . Part (B1): Of a number (n4) equal to (n1) of contiguous turns over a length (L4) equal to (L1).

Ces dimensions et nombres sont liées aux cotes et au poids des pièces en mouvement de la vanne , ainsi qu' à la pression du fluide , et varient donc suivant chaque type d'application Le nombre des couches superposées ainsi réalisées dépend des mêmes conditions . These dimensions and numbers are related to the dimensions and the weight of the moving parts of the valve, as well as to the pressure of the fluid, and therefore vary according to each type of application. The number of superimposed layers thus produced depends on the same conditions.

En référence à la figure 4 le schéma de circuit électrique proposé pour la mise en oeuvre de l'invention est composé d'un générateur (G) qui par l' intermédiaire d'un dérivateur (K1) fait circuler un courant (1) soit dans l' enroulement (13) soit dans l' enroulement (14) aussi longtemps que le poussoir (P) est appuyé. With reference to FIG. 4, the electrical circuit diagram proposed for implementing the invention is composed of a generator (G) which, by means of a derivator (K1), circulates a current (1) either in the winding (13) or in the winding (14) as long as the pusher (P) is pressed.

La figure 5 décrit une modification du branchement l' électro-aimant qui ne nécessite qu'une ligne de deux fils , économique pour les commandes à longue distance Le générateur fait circuler le courant (1) à travers un inverseur (K2) . Suivant la polarité , les diodes (V1) et (V2) laissent passer ce courant vers les enroulements (13) ou (14), autant dure une pression sur le poussoir (P) . FIG. 5 describes a modification of the connection of the electromagnet which requires only a line of two wires, economical for long-distance commands. The generator circulates the current (1) through an inverter (K2). Depending on the polarity, the diodes (V1) and (V2) allow this current to pass to the windings (13) or (14), as long as the pressure on the pusher (P) lasts.

Selon les figures 1, 2 et 3 l'invention pourra être réalisée dans les matériaux les plus divers en tenant compte des conditions de températures milieu et de la capacité corrosive du fluide concerné par l'application . Les caractéristiques de fonctionnement imposent seulement des propriétés non magnétiques pour tige (7) alors que la masselotte (11) devra au contraire fortement réagir en la présence d'un champ magnétique Le piston (6) n'a pas d'exigence particulière quant à son étanchéité , à condition que le rapport de sa surface à la différence des pressions régnant en aval et en amont de la vanne soit suffisamment élevé . Pour des applications en milieu aqueux on pourra par exemple le fabriquer dans un matériau semi-rigide comme le "TEFLON" .According to Figures 1, 2 and 3 the invention can be made in the most diverse materials taking into account the conditions of medium temperature and the corrosive capacity of the fluid concerned by the application. The operating characteristics only impose non-magnetic properties for rod (7) whereas the counterweight (11) will on the contrary have to react strongly in the presence of a magnetic field. The piston (6) has no particular requirement as to its tightness, provided that the ratio of its surface to the difference of the pressures prevailing downstream and upstream of the valve is sufficiently high. For applications in an aqueous medium, it may for example be made from a semi-rigid material such as "TEFLON".

Les diverses pièces pourront être réalisées par les techniques classiques de moulage ( au sable pour les métaux ou par injection pour les matières synthétiques ) , les parties nécessitant plus de précision étant ensuite usinées à leurs cotes respectives . Le dispositif selon l'invention est destiné à toute les applications hydrauliques , il est particulièrement adapté à l' automatisation d'installations de chauffage central . The various parts can be produced by conventional molding techniques (sand for metals or by injection for synthetic materials), the parts requiring more precision then being machined to their respective dimensions. The device according to the invention is intended for all hydraulic applications, it is particularly suitable for the automation of central heating installations.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1) Dispositif pour permettre à l' ouverture et à la fermeture d' une vanne d'être commandée à distance par des impulsions de courant électrique , caractérisé en ce qu'il comporte un électro-aimant (15) constitué de deux enroulements (13) et (14) bobinés sur un noyau creux (16) de telle façon que leurs spires s'intercalent sur chaque couche , une tige (7) mise en mouvement par le champ magnétique créé au voisinage des enroulements (13) et (14) lorsqu' ils sont parcourus par un courant électrique impulsionnel , la tige (7) venant alors obturer ou découvrir le siège (4) de la vanne1) Device for allowing the opening and closing of a valve to be controlled remotely by pulses of electric current, characterized in that it comprises an electromagnet (15) consisting of two windings (13 ) and (14) wound on a hollow core (16) so that their turns are inserted on each layer, a rod (7) set in motion by the magnetic field created in the vicinity of the windings (13) and (14) when they are traversed by an impulsive electric current, the rod (7) then closing or uncovering the seat (4) of the valve 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la tige (7) est solidaire d'une masselotte (11) sensible à la présence d'un champ magnétique créé par la circulation périodique d'un courant électrique dans les enroulements (13) ou (14) de l' 'lectro-aimant (15) , provoquant le déplacement de cette masselotte 1) et entrainant le même déplacement de la tige (7).2) Device according to claim 1 characterized in that the rod (7) is integral with a counterweight (11) sensitive to the presence of a magnetic field created by the periodic circulation of an electric current in the windings (13) or (14) of the electromagnet (15), causing the displacement of this counterweight 1) and causing the same displacement of the rod (7). 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que tige (7) , étant solidaire d'un piston (6) , se déplace à l'intérieur de la cavité délimitée par le noyau creux (16) et la chambre (2) d'un corps (1).3) Device according to claim 1 characterized in that rod (7), being integral with a piston (6), moves inside the cavity defined by the hollow core (16) and the chamber (2) d 'a body (1). 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé ce que la tige (7) comporte des rainures (10) permettant de doser le passage du fluide4) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the rod (7) has grooves (10) making it possible to measure the passage of the fluid 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé ce que la tige (7) est évidée en partie selon des orifices (9) afin que la pression du fluide s'introduisant par les orifices (9) provoque le maintien de la position de la tige (7) lorsque celle-ci vient s'appuyer sur le siège (4) de la vanne .5) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the rod (7) is partially hollowed out through orifices (9) so that the pressure of the fluid introduced by the orifices (9) causes the position to be maintained. of the rod (7) when the latter rests on the seat (4) of the valve.