FR2971574A1 - Soupape de commande d'un fluide - Google Patents

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Abstract

Soupape de commande d'un fluide comportant un organe d'obturation (2) et un siège de soupape (3). L'organe d'obturation (2) libère ou ferme un passage (4) au niveau d'une ligne d'étanchéité (5) du siège de soupape (3). Le siège de soupape (3) et l'organe d'obturation (2) ont une zone symétrique en rotation (21, 31) qui forme la ligne d'étanchéité (5) entre le siège (3) et l'organe d'obturation (2) ; le siège de soupape (3) et/ou l'organe d'obturation (2) ont une zone non symétrique en rotation (32) qui fait suite à la zone symétrique en rotation (21, 31) dans le sens de passage du fluide (A) dans la soupape.

Description

i Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à une soupape de commande d'un fluide comportant un organe d'obturation et un siège de soupape, l'organe d'obturation libérant ou fermant un passage selon s une ligne d'étanchéité du siège de soupape. L'invention a pour objet une soupape qui applique une force transversale de manière ciblée sur l'organe d'obturation. Etat de la technique Les soupapes de commande d'un fluide sont connues se- io lon l'état de la technique sous différentes réalisations et notamment comme soupape d'entrée de dispositif antiblocage (système ABS) équipant les véhicules automobiles. Selon les conditions de fonctionnement, il y a des oscillations dans les soupapes au niveau de l'organe d'obturation qui, pour des débattements importants, risquent ls d'endommager la position centrée sur le siège de soupape symétrique. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet une soupape électromagnétique de commande d'un fluide, caractérisée en ce que : - le siège de soupape et l'organe d'obturation ont une zone symétrique 20 en rotation avec une ligne d'étanchéité formée entre le siège de sou- pape et l'organe d'obturation, et - le siège de soupape et/ou l'organe d'obturation ont une zone non symétrique en rotation qui fait suite dans le sens de passage de la soupape à la zone symétrique en rotation. 25 La soupape électromagnétique selon l'invention a l'avantage vis-à-vis de l'état de la technique que la forme géométrique non symétrique du siège de soupape et/ou de l'organe d'obturation génère un écoulement de fluide non symétrique avec des forces hydrauliques décentrées qui évitent que l'organe d'obturation ne bute contre le 30 siège de soupape. A cet effet, selon l'invention, la soupape comporte un siège de soupape et un organe d'obturation qui libère ou ferme un pas-sage au niveau de la ligne d'étanchéité du siège d'étanchéité. Le siège d'étanchéité et l'organe d'obturation ont une zone symétrique en rotation sur laquelle on forme la ligne d'étanchéité entre le siège de soupape 35 et l'organe d'obturation. De plus, le siège de soupape et/ou l'organe
2 d'obturation ont une zone non symétrique en rotation qui fait suite directement à la zone symétrique en rotation selon le sens de passage du fluide. La levée de l'organe d'obturation, crée ainsi une topologie définie de l'écoulement avec des forces hydrauliques non symétriques qui ou- vrent, de façon excentrée et ciblée, l'organe d'obturation au cours de la phase d'ouverture évitant ainsi qu'il ne bute contre le siège de soupape. La soupape est de préférence une soupape d'actionnement et/ou une soupape d'entrée d'un dispositif antiblocage (système ABS). Selon un développement préférentiel de l'invention, la io zone symétrique en rotation du siège de soupape est totalement tronconique pour une fermeture certaine et une étanchéité garantie de la sou-pape. De façon préférentielle, la zone non symétrique en rotation du siège de soupape a une première zone partielle circulaire et une ls seconde zone partielle elliptique. De façon préférentielle, la seconde zone partielle elliptique forme la moitié de la zone non symétrique en rotation. La forme non symétrique, conduit le fluide dans une direction préférentielle différente du fait de la section annulaire libérée de la sou-pape et lorsque l'organe d'obturation est ouvert, il y aura dans la se- 20 conde zone partielle elliptique, un écoulement de fluide à plus faible vitesse et pression plus élevée par comparaison à celles générées au ni-veau de la première zone partielle circulaire engendrant une force dé-centrée agissant sur l'organe d'obturation et déviant celui-ci dans une position excentrée, ce qui évite la venue en butée contre le siège de sou- es pape pour toutes les plages de levée. Selon un autre développement avantageux de l'invention, la zone non symétrique en rotation est réalisée pour que la montée en pression au niveau de cette zone non symétrique en rotation soit double de celle de la zone symétrique en rotation. I1 en résulte une force de dé- 30 centrage suffisamment importante qui évite efficacement toute tendance à vibrer de l'organe d'obturation dans les conditions de fonctionnement critiques. Pour des forces hydrauliques de décentrement d'importance correspondante, l'organe d'obturation est poussé le long du siège de soupape et se trouve en contact avec le siège de soupape, ce qui évite 3 les vibrations et ainsi la venue en butée de l'organe d'obturation contre le siège de soupape. Selon un développement préférentiel de l'invention, la zone symétrique en rotation est réalisée sur le siège de soupape et la s zone non symétrique en rotation est réalisée sur l'organe d'obturation. Cela permet une réalisation efficace en temps et en coût du siège de soupape. De plus, on pourra transformer les soupapes existantes par le remplacement de l'organe d'obturation et cela d'une manière efficace pour le temps nécessaire et la réduction du coût. io De manière préférentielle, la zone non symétrique en rotation est réalisée sur le siège de soupape et la zone symétrique en rotation est réalisée sur l'organe d'obturation. Les composants de l'organe d'obturation, existants, pourront toujours être utilisés de manière très économique. ls De façon préférentielle, une zone non symétrique en rotation est réalisée sur le siège de soupape et sur l'organe d'obturation. Ce-la permet de générer une autre montée en pression dans la veine de fluide donnant ainsi une force décentrée plus importante, qui diminue la sollicitation de l'organe de fermeture en fonctionnement et allonge sa 20 fiabilité. Selon un développement préférentiel de l'invention une arête transitoire est formée, à la transition entre la zone symétrique en rotation et la zone non symétrique en rotation. Cela permet, lorsqu'une montée en pression se produit directement, d'atteindre une vitesse de la 25 veine de fluide qui chute brusquement. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation d'une soupape de commande de fluide représentée dans les dessins annexés dans lesquels : 30 - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un premier exemple de réalisation d'une soupape selon l'invention, - la figure 2 est une vue de dessus du siège de la soupape de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe schématique de la soupape selon 35 l'invention de la figure 1, montrant les conditions de pression,
4 - la figure 4 est une vue en coupe schématique d'un second exemple de réalisation d'une soupape selon l'invention, - la figure 5 est une vue en coupe schématique d'un troisième exemple de réalisation de la soupape selon l'invention.
Description de modes de réalisation selon l'invention Selon les figures 1 à 3, on décrira ci-après, de manière détaillée, un premier exemple de réalisation préférentielle d'une sou-pape 1 de commande d'un fluide selon l'invention. La figure 1 montre la soupape 1 comprenant un siège de io soupape 3 et un organe d'obturation 2 qui libère ou ferme le passage 4 suivant une ligne d'étanchéité 5 du siège de soupape 3. L'organe d'obturation 2 a une forme cylindrique avec une zone 21 symétrique en rotation, de forme hémisphérique. Le siège de soupape 3 a une zone 31 symétrique en rotation dans laquelle est formée la ligne d'étanchéité 5 15 circulaire entre le siège de soupape 3 et l'organe d'obturation 2. La figure 1 montre la soupape 1 dans une position relevée complètement ouverte. Dans cette position, le fluide arrive sous une pression élevée dans la direction de l'axe X-X pour être dévié dans la direction de pas-sage A indiqué par des flèches sur l'organe d'obturation 2 et passer 20 dans la section annulaire 8 libéré entre l'organe d'obturation 2 et le siège de soupape 3. Le siège de soupape 3 a également une zone 32 non symétrique en rotation, qui fait suite, selon le sens de passage A, à la zone 31 symétrique en rotation par l'intermédiaire d'une arête transitoire 7. 25 Selon la figure 2, la zone 32, non symétrique en rotation, a une première moitié constituée par une zone partielle 32a circulaire et une seconde zone partielle 3213 elliptique qui constitue l'autre moitié de la zone 32 non symétrique en rotation. La première et la seconde zones partielles 32a, 3213 sont séparées l'une de l'autre dans la direction périphé- 30 rique par l'arête transitoire 7. Comme cela apparaît, en outre, à la figure 1, lorsque la soupape 1 est ouverte, une section minimale 6 est formée pour le pas-sage du fluide entre le siège de soupape 3 et l'organe d'obturation 2 dans la position de la ligne d'étanchéité 5. Dans la section minimale 6, 35 la veine de fluide est à sa vitesse maximale. Comme cela apparaît à la figure 3, la pression statique P de la veine de fluide au niveau de la section minimale 6 passe ainsi par un minimum. Au niveau de l'arête transitoire 7, la veine de fluide passe sur une moitié du siège de soupape 3 dans la seconde zone partielle 3213 non symétrique en rotation. Du fait 5 de l'extension de la section annulaire 8 à partir de la zone transitoire 7, la vitesse du fluide chute fortement. C'est pourquoi la pression P sur la seconde zone partielle 3213 a unilatéralement une montée en pression relativement plate par comparaison avec celle de la première zone partielle 32a (voir figure 3). Cela se traduit par un déséquilibre des efforts io générant une composante transversale sous la forme d'une force décentrée F s'exerçant sur l'organe d'obturation 2 sur l'axe X-X, transversalement à la direction de levée de la soupape 1 et poussant d'organe d'obturation 2 vers le côté basse pression, c'est-à-dire vers la première zone partielle 32a (voir figure 1). 15 Selon la figure 3, qui montre la soupape dans une position partiellement ouverte, la force décentrée F agit également pour les petites levées de l'organe d'obturation 2. De plus, la seconde zone partielle 3213, non symétrique en rotation, est de préférence réalisée pour que la montée en pression ainsi produite soit de préférence double de 20 celle de la première zone partielle 32a symétrique en rotation. Cela permet de neutraliser la tendance à l'oscillation de la soupape 1 ou la venue en butée de l'organe d'obturation 2, indépendamment de son de-gré d'ouverture évitant ainsi qu'il ne soit endommagé. En référence à la figure 4, la description suivante porte 25 sur un second exemple de réalisation d'une soupape 1 selon l'invention. Dans cette description, on utilisera les mêmes références qu'au premier exemple de réalisation pour désigner les mêmes composants ou des composants de même fonction. Contrairement au premier exemple de réalisation décrit 30 ci-dessus dans le cas présent à côté de la zone 32 non symétrique en rotation du siège de soupape 3, l'organe d'obturation 2 a également une zone 22 non symétrique en rotation composée d'une première zone partielle 22a et d'une seconde zone partielle 22b. La première et la seconde zones partielles 22a, 2213 forment ainsi une partie de la surface supé- 35 rieure de l'organe d'obturation 2 ; la première zone partielle 22a a une 6 surface 220 sous la forme d'une calotte sphérique alors que la seconde zone partielle 2213 a une surface 221 avec une cavité 222. La seconde zone partielle 2213 est, dans le cas présent, installée en regard de la seconde zone partielle 32b. Ainsi, par comparaison avec le premier s exemple de réalisation, on a ici une augmentation de section considérablement plus grande et ainsi une plus grande montée de la pression P, ce qui fait que l'action de la force décentrée F s'exerce d'une manière significativement plus accentuée dès la course minimale de l'organe d'obturation 2. io En référence à la figure 5, on décrira ci-après une sou-pape 1 correspondant à un troisième exemple de réalisation de l'invention. Dans cette description, on utilisera les mêmes références que dans les premier et second exemples de réalisation pour les mêmes composants ou des composants de même fonction. A la différence du ls premier exemple de réalisation, l'organe d'obturation 2 a une zone 22 non symétrique en rotation alors que le siège de soupape 3 est complètement symétrique en rotation. De ce fait, on aura les mêmes avantages et les mêmes effets que dans le premier exemple de réalisation. De plus, les séries de fabrication de soupape pourront être transformées par le 20 simple échange de l'organe d'obturation 2. La soupape 1 des exemples de réalisation décrits ci-dessus a l'avantage que, grâce à sa forme géométrique ou à la forme extérieure du siège de soupape 3 et/ou l'organe d'obturation 2, on a un écoulement fluidique non symétrique se traduisant par une force de dé- 25 centrement appliquée de manière ciblée sur l'organe d'obturation 2. Ainsi, l'organe d'obturation 2 s'ouvre de manière excentrée, ce qui per-met de neutraliser efficacement les oscillations et la venue en butée de l'organe d'obturation 2. On réduit également de cette manière la sollicitation exercée sur l'organe d'obturation 2 et le risque d'endommagement 30 de la surface de l'organe d'obturation 2.
NOMENCLATURE
1 - Soupape 2 - Organe d'obturation 3 - Siège de soupape 4 - Passage 5 - Ligne d'étanchéité 6 - Section minimale 7 - Arête transitoire io 8 - Section annulaire 21 - Zone symétrique en rotation 22a - Première zone partielle 2213 - Seconde zone partielle 31 - Zone symétrique en rotation 15 32 - Zone non symétrique en rotation 32a - Première zone partielle de forme circulaire 3213 - Seconde zone partielle de forme elliptique 220 - Surface de la première zone partielle 22a 222 - Cavité de la surface 221 de la seconde zone partielle 2213 20 F - Force décentrée P - Pression statique X-X - Axe 25

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS1» Soupape pour commander un fluide comportant : - un organe d'obturation (2) et - un siège de soupape (3), l'organe d'obturation (2) libérant ou fermant un passage (4) au niveau du siège de soupape (3) le long d'une ligne d'étanchéité (5), soupape caractérisée en ce que - le siège de soupape (3) et l'organe d'obturation (2) ont une zone symétrique en rotation (21, 31) avec une ligne d'étanchéité (5) formée io entre le siège de soupape (3) et l'organe d'obturation (2) et - le siège de soupape (3) et/ou l'organe d'obturation (2) ont une zone non symétrique en rotation (22, 32) qui fait suite dans le sens de passage (A) de la soupape à la zone symétrique en rotation (21, 31). 15 2» Soupape selon la revendication 1 caractérisée en ce que la zone symétrique en rotation (31) du siège de soupape (3) a une forme de cône complet. 20 3» Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que la zone non symétrique en rotation (32) du siège de soupape (3) a une première zone partielle circulaire (32a) et une seconde zone partielle (32b) elliptique. 25 4» Soupape selon la revendication 3, caractérisée en ce que la seconde partielle elliptique (32b) forme la moitié de la zone non symétrique en rotation (32). 30 5» Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que la zone non symétrique en rotation (22, 32) est réalisée pour que la montée en pression au niveau de la zone non symétrique en rotation 35 (22, 32) soit double de celle de la zone symétrique en rotation (21, 31).9 6» Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que la zone symétrique en rotation (31) est réalisée sur le siège de soupape (3) et la zone non symétrique en rotation (22) est réalisée sur l'organe s d'obturation (2). 7» Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que la zone non symétrique en rotation (32) est réalisée sur le siège de sou-pape (3) et la zone symétrique en rotation (21) est réalisée sur l'organe d'obturation (2). 8» Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' ls une zone non symétrique en rotation (32) est réalisée sur le siège de soupape (3) et une zone non symétrique en rotation (22) est réalisée sur l'organe d'obturation (2). 9» Soupape selon la revendication 1, 20 caractérisée en ce que la course de l'organe d'obturation (2) est réglable. 10» Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que 25 la transition entre la zone symétrique en rotation (21, 31) et la zone non symétrique en rotation (22, 32) forme une arête transitoire (7). 30
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