WO2024017839A1 - Valve de pression munie d'un soupape tournante - Google Patents

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WO2024017839A1
WO2024017839A1 PCT/EP2023/069811 EP2023069811W WO2024017839A1 WO 2024017839 A1 WO2024017839 A1 WO 2024017839A1 EP 2023069811 W EP2023069811 W EP 2023069811W WO 2024017839 A1 WO2024017839 A1 WO 2024017839A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
valve
guide
pressure valve
fluid
pressure
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/069811
Other languages
English (en)
Inventor
Sylvain ROSSI
Pierre-Yves LOUBET
Florian VENDEL
Original Assignee
Safran Aerosystems
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Aerosystems filed Critical Safran Aerosystems
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/04—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded
    • F16K17/0413—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded in the form of closure plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/44—Mechanical actuating means
    • F16K31/52—Mechanical actuating means with crank, eccentric, or cam
    • F16K31/528—Mechanical actuating means with crank, eccentric, or cam with pin and slot

Definitions

  • the present invention relates to a pressure valve having a rotary valve.
  • the invention can be implemented with pipes in which any type of fluid circulates, such as in particular a gas and/or a liquid.
  • the invention finds a particularly advantageous, but not exclusive, application with aeronautical pipes in which air and/or fuel circulate.
  • a spring pressure valve comprises a body having a fluid inlet opening and a fluid discharge opening.
  • the pressure valve also comprises a guide and a valve provided with a rod mounted movable in translation relative to the guide between a closed position in which the valve rests against a valve seat and an open position in which the valve is spread relative to the valve seat.
  • a return spring disposed between the guide and the valve biases the valve against the valve seat in the closed position. Calibration of the return spring makes it possible to define a pressure threshold beyond which the pressure valve switches to the open position.
  • valve provided with a stem mounted movable in an axial direction relative to the body between a closed position in which the valve rests against a valve seat and a position open in which the valve is spaced relative to the valve seat.
  • the pressure valve further comprises at least one fin arranged upstream of the valve intended to generate rotation of the valve when a fluid passes from upstream to downstream of the body from the inlet opening of fluid towards the fluid discharge opening.
  • the invention thus makes it possible, thanks to the integration of one or more fins, to generate a torque at the level of the valve stem to force the full opening of the valve and to maintain it in the fully open position. Full opening of the pressure valve is reached at the lowest flow rates, which reduces pressure losses in such an operating zone.
  • the fins not disturbing the flow of fluid, prevent any unstable operating conditions of the valve.
  • the pressure valve may comprise
  • a guide fixed in translation relative to the body comprising a guiding device intended to ensure guidance of the valve relative to the guide following a specific trajectory, in particular a helical trajectory, so as to transform the rotational movement of the valve into an axial movement.
  • the guide device may comprise at least one finger mechanically linked to one of the elements selected from the valve stem and the guide, the finger cooperating with a guide groove, in particular of helical shape, made in the other of the elements selected from the valve stem and the guide.
  • the pressure valve can be such that:
  • the fin is carried by a pin arranged or fixed on one face of the valve facing the side of the fluid admission opening;
  • the pressure valve comprises a plurality of vanes arranged on an external periphery of the guide;
  • the blades each include a notch allowing the passage of a rod intended to cooperate with a circumferential groove of the shape corresponding made in an internal face of the body to keep the guide fixed in translation relative to the body;
  • the guide carries a support against which one end of the return spring rests, in particular arranged axially between the guide and the valve;
  • the body includes fixing interfaces with a structural element
  • the pressure valve is made of a metallic material, in particular aluminum.
  • FIG. 1a [Fig. 1 b] Figures 1 a and 1 b are perspective views from two different angles of the pressure valve according to the present invention.
  • FIG. 2a [Fig. 2b] Figures 2a and 2b are longitudinal sectional views of a pressure valve according to the invention respectively in a closed position and in an open position;
  • FIG. 3 is a perspective view of the internal components of the pressure valve according to the present invention.
  • Figure 4 is a perspective view of the valve of the pressure valve according to the present invention.
  • Figure 5 is a perspective view of a pressure valve guide according to the present invention.
  • Figures 1 a, 1 b, 2a and 2b respectively represent perspective views from two different angles and in longitudinal section in a closed position and in an open position of a pressure valve 10 according to the present invention
  • Figures 1 a, 1 b, 2a and 2b show the pressure valve 10 comprising a body
  • a first end of the body 11 is located on the side of the intake opening
  • the first end of the body 11 may include a groove 16 capable of receiving a seal around which the fluid inlet is positioned, in particular the pipe in which air and/or fuel circulates. Maintaining the fluid inlet can be done using a flange, a clamp or any other holding device suitable for the application.
  • a second end of the body 11 is located on the side of the discharge opening 13 and can be connected in particular to a fluid outlet not shown, in particular a pipe, in particular a pipe in which air and/or water circulates. fuel.
  • the second end of the body 11 may include a groove capable of receiving a seal around which the fluid outlet is positioned, in particular the pipe which circulates air and/or fuel. Maintaining the fluid outlet can be done by means of a flange, a clamp or any other holding device suitable for the application.
  • the second end of the body 11 can open into a fluid recovery volume, such as a reservoir.
  • a fluid recovery volume such as a reservoir.
  • a direction of circulation of the fluid inside the pressure valve 10 is indicated by the arrow F.
  • the pressure valve 10 comprises a valve 18 extending along an axis XX' defining an axial direction. More specifically, the valve 18 is provided with a stem 19.
  • the pressure valve 10 comprises a guide 23 intended to allow guiding of the valve 18 and a valve seat 15 intended to receive the valve 18 in support.
  • the valve 18 is mounted movable in the axial direction of axis XX' with respect to the body 11, in particular with respect to the guide 23, between a closed position in which the valve 18 bears against the valve seat 15 and an open position in which the valve 18 is spaced relative to the valve seat 15.
  • the valve 18 is thus movable axially along the axis XX'.
  • valve 18 has the shape of a disc extending radially relative to the rod 19.
  • valve seat 15 is made in the body 11.
  • valve 18 may include a seal 24, advantageously overmolded on a shoulder, as shown in Figure 2b.
  • the seal 24 can be made of an elastomeric material or of another material suitable for the application. The choice of the material of the seal 24 is made according to its compatibility with the fluid circulating inside the pressure valve 10. Alternatively, such a seal 24 is however not essential, insofar as the seal can be ensured directly by a surface contact between the valve 18 and the valve seat 15, more particularly between a contact surface of the valve 18 coming into surface support on a constituent surface of the valve seat 15.
  • the guide 23 is fixed in translation relative to the body 11.
  • the guide 23 comprises a sleeve 25 provided with a passage 27 through which the rod 19 of the valve 18 passes.
  • the sleeve 25, preferably tubular, can consist of a cylindrical portion in which the rod 19 is inserted of valve 18.
  • bearings 26, such as bearings in the form of an annular ring, can be arranged radially between an external periphery of the rod 19 and an internal periphery of the sleeve 25.
  • the guide 23 may comprise a plurality of blades 30.
  • the plurality of blades 30 contributes to maintaining the sleeve 25, and by consequence of the guide 23, in the pressure valve 10.
  • the plurality of blades 30 is arranged on an external periphery of the sleeve 25, in particular the blades 30 are carried by an external periphery of the cylindrical portion constituting the sleeve 25.
  • the blades 30 extend radially in at least one plane containing the axis XX' of the valve 18.
  • the blades 30 are advantageously of small thickness, in particular of the order of a millimeter, in order to do not obstruct the circulation of the fluid inside the pressure valve 10.
  • the blades 30 each have a notch 31, preferably shallow.
  • the notch 31 can be intended to accommodate a rod 33, in particular of toric shape and in particular provided with a rim at its ends to allow its handling.
  • the ring 33 is intended to cooperate with a circumferential groove 34 of corresponding shape made in an internal face of the body 11, as shown in Figures 2a and 2b. Such a configuration makes it possible to keep the guide 23 fixed in translation relative to the body 11.
  • the guide 23 comprises four blades 30, preferably arranged with an angle of 90 degrees between them.
  • the number of blades 30 can be less than or greater than 4. This depends on the application, in particular on the forces to be supported by the guide 23 when the pressure valve 10 is in operation.
  • the blades 30 are distributed angularly in a regular manner along the external periphery of the guide 23.
  • a return spring 36 is arranged axially between the guide 23 and the valve 18.
  • the return spring 36 is arranged around the rod 19 and of the portion of the sleeve 25 extending axially beyond the blades 30.
  • the return spring 36 biases the valve 18 against the valve seat 15 in the closed position.
  • Spring calibration return 36 makes it possible to define the pressure threshold beyond which the pressure valve 10 passes from the closed position to the open position.
  • the guide 23 comprises a support 38 against which a downstream end of the return spring 36 bears.
  • the support 38 may have an annular shape extending radially relative to the axis XX' forming a support washer.
  • the support 38 can be constituted by upstream edges of the blades 30 facing the valve 18.
  • the support 38 can be an insert bearing or pressed against the upstream edges of the blades 30 facing the valve 18. Such an arrangement allows to guarantee flat support of the return spring 36 on the side of the guide 23.
  • the valve 18 comprises a housing 39 capable of accommodating the upstream end of the return spring 36.
  • the housing 39 is d a diameter corresponding to a diameter of the return spring 36.
  • the housing 39 is made in an end face of the valve 18 facing the blades 30.
  • the pressure valve 10 further comprises at least one fin 41, in particular arranged upstream of the valve 18, intended to generate rotation of the valve 18 when a fluid passes from upstream to downstream the body 11 from the fluid intake opening 12 towards the fluid delivery opening 13.
  • the pressure valve 10 comprises a plurality of fins 41, advantageously spaced angularly apart from each other in a regular manner.
  • the fins 41 are carried by a pin 44, in particular arranged on an upstream face of the valve 18 facing the side of the fluid admission opening 12.
  • the pin 44 extends along the axis XX'.
  • the pin 44 can be an insert fixed to the upstream face of the valve 18 facing the side of the fluid admission opening 12.
  • the rod 19, intended to cooperate with the guide 23, and the pin 44, carrying the fins 41, extend on either side of the valve 18, as shown more specifically in Figure 4.
  • the valve 18, the rod 19 and the pin 44 can constitute a single piece. Furthermore, the rod 19 and the pin 44 can come integrally with the valve 18 or be attached and each fixed on a corresponding face of the valve 18, in particular by screwing, gluing, welding or any other fixing technique adapted to the application.
  • the fins 41 can form a non-zero angle of incidence.
  • the fins 41 are not contained in a plane perpendicular to the axis XX’ but form an angle with it.
  • the angle of incidence of the fins 41 can be adapted according to the desired rotation speed of the valve 18 as well as the desired torque on the spindle 44.
  • the valve 18 has four fins 41.
  • the number of fins 41 could be less or greater than 4.
  • the fins 41 can be directly arranged on the face of the valve 18 facing the side of the fluid inlet opening 12.
  • the pressure valve 10 does not include a pin 44.
  • the pressure valve 10 may comprise a guiding device 45, in particular visible in Figures 2a, 3, 4 and 5, capable of ensuring guidance of the valve 18 relative to the guide 23.
  • the pressure device guide 45 allows the valve 18 to be guided relative to the guide 23 following a specific trajectory, in particular a helical trajectory. According to this arrangement, it is thus possible to transform a rotational movement of the valve 18 into an axial movement.
  • the guide device 45 comprises a finger 46 mechanically linked to the rod 19 of the valve 18 entering into cooperation with a guide groove 47, in particular of helical shape, made in the guide 23.
  • the finger 46 extends projecting radially relative to an external periphery of the rod 19.
  • the finger 46 is inserted inside the guide groove 47 made in the sleeve 25 of the guide 23.
  • the guide groove 47 can be made radially through the wall of the sleeve 25 of the guide 23.
  • the structure could be inverted, that is to say that the finger 46 could be mechanically linked to the guide 23 while the guide groove 47 is made in the stem 19 of the valve 18.
  • the guide device 45 could be made from a screw-nut connection according to which a thread is provided on the rod 19 and a tapping of corresponding shape is made in the internal face of the sleeve 25 of the guide 23.
  • the body 11 may include fixing interfaces 50 with a structural element, such as a tank or a pipe.
  • the fixing interfaces 50 can each be constituted by a projecting ear provided with an opening for the passage of a fixing member, such as a screw or a rivet or any other fixing member adapted to the application.
  • the pressure valve 10 is made of a metallic material, in particular aluminum. This helps avoid the risk of static electricity in an explosive environment.
  • the various components of the pressure valve 10 could be made from a plastic or composite material reinforced with glass fibers or of carbon.

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Abstract

La présente invention porte sur une valve de pression (10) comportant: - un corps (11) ayant • une ouverture d'admission de fluide (12) et • une ouverture de refoulement de fluide (13), - une soupape (18) munie d'une tige (19) montée mobile suivant une direction axiale par rapport au corps (11) entre • une position fermée, dans laquelle la soupape (18) est en appui contre un siège de soupape (15) et • une position ouverte, dans laquelle la soupape (18) est écartée par rapport au siège de soupape (15). Plus spécifiquement, la valve de pression (10) comporte en outre au moins une ailette (41) disposée en amont de la soupape (18) destinée à générer une mise en rotation de la soupape (18) lorsqu'un fluide traverse d'amont en aval le corps (11) depuis l'ouverture d'admission de fluide (12) vers l'ouverture de refoulement de fluide (13).

Description

DESCRIPTION
TITRE : VALVE DE PRESSION MUNIE D'UN SOUPAPE
TOURNANTE
La présente invention porte sur une valve de pression munie d'une soupape tournante. L'invention pourra être mise en œuvre avec des canalisations dans lesquelles circule tout type de fluide, tel que notamment un gaz et/ou un liquide. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les canalisations aéronautiques dans lesquelles circulent de l'air et/ou du carburant.
De façon connue en soi, une valve de pression à ressort comporte un corps ayant une ouverture d'admission de fluide et une ouverture de refoulement de fluide. La valve de pression comporte également un guide et une soupape munie d'une tige montée mobile en translation par rapport au guide entre une position fermée dans laquelle la soupape est en appui contre un siège de soupape et une position ouverte dans laquelle la soupape est écartée par rapport au siège de soupape. Un ressort de rappel disposé entre le guide et la soupape sollicite la soupape contre le siège de soupape en position fermée. Un tarage du ressort de rappel permet de définir un seuil de pression au-delà duquel la valve de pression passe en position ouverte.
Toutefois, à bas débit de fluide, l'ouverture partielle de la soupape génère des pertes de charge importantes.
En outre, pour certains points fonctionnement, il est observé une instabilité de la soupape entrant alors dans un régime oscillant à des fréquences pouvant atteindre 60Hz. De telles oscillations sont susceptibles d'entraîner une usure prématurée, voire engendrer une casse des composants internes de la valve de pression.
L'invention vise à remédier efficacement aux inconvénients précités en proposant une valve de pression comportant:
- un corps ayant une ouverture d'admission de fluide et une ouverture de refoulement de fluide, et
- une soupape munie d'une tige montée mobile suivant une direction axiale par rapport au corps entre une position fermée dans laquelle la soupape est en appui contre un siège de soupape et une position ouverte dans laquelle la soupape est écartée par rapport au siège de soupape.
Par ailleurs, la valve de pression comporte en outre au moins une ailette disposée en amont de la soupape destinée à générer une mise en rotation de la soupape lorsqu'un fluide traverse d'amont en aval le corps depuis l'ouverture d'admission de fluide vers l'ouverture de refoulement de fluide.
L'invention permet ainsi, grâce à l'intégration d'une ou plusieurs ailettes, de générer un couple au niveau de la tige de la soupape pour forcer la pleine ouverture de la soupape et un maintien en position pleine ouverte. La pleine ouverture de la valve de pression est atteinte dès les plus bas débits, ce qui réduit les pertes de charge dans une telle zone de fonctionnement. En outre, les ailettes, ne perturbant pas le flux de fluide, permettent d'éviter tout régime instable de fonctionnement de la soupape.
Selon diverses réalisations de l'invention, la valve de pression peut comporter
- une pluralité d'ailettes espacées angulairement entre elles de façon régulière, et/ou
- un guide fixe en translation par rapport au corps comprenant un dispositif de guidage destiné à assurer un guidage de la soupape par rapport au guide suivant une trajectoire spécifique, en particulier une trajectoire hélicoïdale, de façon à transformer le mouvement de rotation de la soupape en un déplacement axial.
Par ailleurs, le dispositif de guidage peut comporter au moins un doigt lié mécaniquement à l'un des éléments sélectionné parmi la tige de la soupape et le guide, le doigt coopérant avec une rainure de guidage, en particulier de forme hélicoïdale, réalisée dans l'autre des éléments sélectionné parmi la tige de la soupape et le guide.
De plus, selon l'invention, la valve de pression peut être telle que :
- l'ailette est portée par une broche agencée ou fixée sur une face de la soupape tournée du côté de l'ouverture d'admission du fluide ;
- la valve de pression comporte une pluralité d’aubes disposées sur une périphérie externe du guide ;
- les aubes comportent chacune une entaille autorisant un passage d'un jonc destiné à coopérer avec une gorge circonférentielle de forme correspondante réalisée dans une face interne du corps pour maintenir fixe en translation le guide par rapport au corps ;
- le guide porte un support contre lequel vient en appui une extrémité du ressort de rappel, notamment disposé axialement entre le guide et la soupape ;
- le corps comporte des interfaces de fixation avec un élément structurel ; et/ou
- la valve de pression est réalisée dans un matériau métallique, notamment en aluminium.
Bien entendu les différentes caractéristiques, variantes et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.
La présente invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui suit comprenant des modes de réalisation donnés à titre illustratif en référence avec les figures annexées, présentées à titre d’exemples non limitatifs, qui pourront servir à compléter la compréhension de la présente invention et l’exposé de sa réalisation et, le cas échéant, contribuer à sa définition, sur lesquelles:
[Fig. 1 a] [Fig. 1 b] Les figures 1 a et 1 b sont des vues en perspective suivant deux angles différents de la valve de pression selon la présente l'invention;
[Fig. 2a] [Fig. 2b] Les figures 2a et 2b sont des vues en coupe longitudinale d'une valve de pression selon l'invention respectivement dans une position fermée et dans une position ouverte;
[Fig. 3] La figure 3 est une vue en perspective des composants internes de la valve de pression selon la présente invention;
[Fig. 4] La figure 4 est une vue en perspective de la soupape de la valve de pression selon la présente invention;
[Fig. 5] La figure 5 est une vue en perspective d’un guide de la valve de pression selon la présente invention.
Il est à noter que, sur les figures, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références. Ainsi, sauf mention contraire, de tels éléments disposent de propriétés structurelles, dimensionnelles et/ou matérielles identiques.
Les figures 1 a, 1 b, 2a et 2b représentent respectivement des vues en perspective suivant deux angles différents et en coupe longitudinale dans une position fermée et dans une position ouverte d'une valve de pression 10 selon la présente l'invention;
Les figures 1 a, 1 b, 2a et 2b montrent la valve de pression 10 comportant un corps
11 ayant une ouverture d'admission de fluide 12 et une ouverture de refoulement de fluide 13.
Une première extrémité du corps 11 est située du côté de l'ouverture d'admission
12 et peut être reliée notamment à une entrée de fluide non représentée, notamment une canalisation, en particulier une canalisation dans laquelle circule de l'air et/ou du carburant. A cet effet, la première extrémité du corps 11 peut comporter une gorge 16 apte à recevoir un joint autour duquel vient se positionner l’entrée de fluide, en particulier la canalisation dans laquelle circule de l'air et/ou du carburant. Le maintien de l’entrée de fluide pourra être effectué au moyen d'une bride, d'un collier de serrage ou tout autre dispositif de maintien adapté à l'application.
Une deuxième extrémité du corps 1 1 est située du côté de l'ouverture de refoulement 13 et peut être reliée à notamment une sortie de fluide non représentée, notamment une canalisation, en particulier une canalisation dans laquelle circule de l'air et/ou du carburant.
Selon une alternative non représentée, la deuxième extrémité du corps 11 peut comporter une gorge apte à recevoir un joint autour duquel vient se positionner la sortie de fluide, en particulier la canalisation laquelle circule de l'air et/ou du carburant. Le maintien de la sortie de fluide pourra être effectué au moyen d'une bride, d'un collier de serrage ou tout autre dispositif de maintien adapté à l'application.
Alternativement, la deuxième extrémité du corps 11 peut être débouchante dans un volume de récupération du fluide, tel qu'un réservoir. Un tel agencement est avantageusement celui représenté dans lequel aucune gorge de réception de joint n'est prévue du côté de l'ouverture de refoulement de fluide 13.
Un sens de circulation du fluide à l'intérieur de la valve de pression 10 est indiqué par la flèche F. Tel qu’illustré sur les figures 2a et 2b, la valve de pression 10 comprend une soupape 18 s’étendant selon un axe XX’ définissant une direction axiale. Plus spécifiquement, la soupape 18 est munie d'une tige 19.
Par ailleurs, la valve de pression 10 comprend un guide 23 destinée à permettre un guidage de la soupape 18 et un siège de soupape 15 destinée à recevoir la soupape 18 en appui.
Ainsi agencé, la soupape 18 est montée mobile suivant la direction axiale d’axe XX’ par rapport au corps 11 , notamment par rapport au guide 23, entre une position fermée dans laquelle la soupape 18 est en appui contre le siège de soupape 15 et une position ouverte dans laquelle la soupape 18 est écartée par rapport au siège de soupape 15. La soupape 18 est ainsi mobile axialement suivant l'axe XX’.
Plus particulièrement la soupape 18 présente une forme de disque s'étendant radialement par rapport à la tige 19. De plus, le siège de soupape 15 est réalisé dans le corps 11 .
Afin d'assurer l'étanchéité entre la soupape 18 et le siège de soupape 15, la soupape 18 peut comporter un joint 24, avantageusement surmoulé sur un épaulement, tel que montré sur la figure 2b. Le joint 24 peut être réalisé dans un matériau élastomère ou dans un autre matériau adapté à l'application. Le choix du matériau du joint 24 est effectué en fonction de sa compatibilité avec le fluide circulant à l'intérieur de la valve de pression 10. Alternativement, un tel joint 24 n'est toutefois pas indispensable, dans la mesure où l'étanchéité peut être assurée directement par un contact surfacique entre la soupape 18 et le siège de soupape 15, plus particulièrement entre une surface de contact de la soupape 18 venant en appui surfacique sur une surface constitutive du siège de soupape 15.
Le guide 23 est fixe en translation par rapport au corps 11 .
À cet effet, selon l’exemple de réalisation présenté sur les figures 2a et 2b et sur les figures 3 et 5 qui sont des vues en perspective des composants internes et plus spécifiquement du guide 23 de la valve de pression 10 selon la présente invention, le guide 23 comporte un manchon 25 muni d'un passage 27 à travers lequel passe la tige 19 de la soupape 18. Plus spécifiquement, le manchon 25, préférentiellement tubulaire, peut être constitué d’une portion cylindrique dans laquelle est insérée la tige 19 de la soupape 18. De façon complémentaire ou optionnelle, des paliers 26, tels que des coussinets en forme de bague annulaire, peuvent être disposés radialement entre une périphérie externe de la tige 19 et une périphérie interne du manchon 25.
A une de ses extrémités, notamment une extrémité aval disposée à proximité de l’ouverture de refoulement de fluide 13, le guide 23 peut comporter une pluralité d’aubes 30. La pluralité d’aubes 30 contribue au maintien du manchon 25, et par conséquence du guide 23, dans la valve de pression 10.
Idéalement la pluralité d’aubes 30 est disposée sur une périphérie externe du manchon 25, en particulier les aubes 30 sont portées par une périphérie externe de la portion cylindrique constituant le manchon 25.
Selon un exemple de réalisation, les aubes 30 s'étendent en saillie radiale dans au moins un plan contenant l'axe XX’ de la soupape 18. Les aubes 30 sont avantageusement de faible épaisseur, notamment de l'ordre du millimètre, afin de ne pas entraver la circulation du fluide à l'intérieur de la valve de pression 10.
Comme cela est visible sur les figures 1 a, 3, et 5, les aubes 30 comportent chacune une entaille 31 , préférentiellement peu profonde. L’entaille 31 peut être destinée à accueillir un jonc 33, notamment de forme torique et en particulier muni d'un rebord à ses extrémités pour permettre sa manipulation.
Le jonc 33 est destiné à coopérer avec une gorge circonférentielle 34 de forme correspondante réalisée dans une face interne du corps 11 , tel que montré sur les figures 2a et 2b. Une telle configuration permet de maintenir fixe en translation le guide 23 par rapport au corps 11 .
Dans l'exemple représenté, le guide 23 comporte quatre aubes 30, préférentiellement disposées avec un angle de 90 degrés entre elles. Bien entendu, le nombre aubes 30 peut être inférieur ou supérieur à 4. Cela dépend de l'application, en particulier des efforts à supporter par le guide 23 lorsque la valve de pression 10 est en fonctionnement. De préférence, les aubes 30 sont reparties angulairement de façon régulière suivant la périphérie externe du guide 23.
Comme cela est illustré par les figures 2a, 2b, et 3, un ressort de rappel 36 est disposé axialement entre le guide 23 et la soupape 18. Selon l’exemple présenté, le ressort de rappel 36 est disposé autour de la tige 19 et de la portion du manchon 25 s'étendant axialement au-delà des aubes 30. Le ressort de rappel 36 sollicite la soupape 18 contre le siège de soupape 15 en position fermée. Le tarage du ressort de rappel 36 permet de définir le seuil de pression au-delà duquel la valve de pression 10 passe de la positon fermée à la position ouverte.
Le guide 23 comprend un support 38 contre lequel vient en appui une extrémité aval du ressort de rappel 36. Le support 38 peut présenter une forme annulaire s'étendant radialement par rapport à l'axe XX’ formant une rondelle de support. Le support 38 peut être constitué par des bords amont des aubes 30 tournés vers la soupape 18. Alternativement, le support 38 peut être une pièce rapportée prenant appui ou plaquée sur les bords amont des aubes 30 tournés vers la soupape 18. Un tel agencement permet de garantir un appui plan du ressort de rappel 36 du côté du guide 23.
Une extrémité amont du ressort de rappel 36 vient en appui contre la soupape 18. Selon l’exemple particulier de réalisation présenté, la soupape 18 comprend un logement 39 apte à accueillir l’extrémité amont du ressort de rappel 36. Le logement 39 est d’un diamètre correspondant à un diamètre du ressort de rappel 36. Le logement 39 est réalisé dans une face d'extrémité de la soupape 18 tournée vers les aubes 30.
Comme on peut le voir sur les figures 1 b, 2a, 2b et 3 et sur la figure 4 qui est une vue en perspective de la soupape 16 de la valve de pression 10 selon la présente invention, la valve de pression 10 comporte en outre au moins une ailette 41 , en particulier disposée en amont de la soupape 18, destinée à générer une mise en rotation de la soupape 18 lorsqu'un fluide traverse d'amont en aval le corps 11 depuis l'ouverture d'admission de fluide 12 vers l'ouverture de refoulement de fluide 13.
En l'occurrence, la valve de pression 10 comporte une pluralité d’ailettes 41 , avantageusement espacées angulairement entre elles de façon régulière.
Les ailettes 41 sont portées par une broche 44, en particulier agencée sur une face amont de la soupape 18 tournée du côté de l'ouverture d'admission du fluide 12. La broche 44 s’étend selon l’axe XX’.
Selon une alternative de réalisation, la broche 44 peut être une pièce rapportée fixée la face amont de la soupape 18 tournée du côté de l'ouverture d'admission du fluide 12. Tel que présenté sur les figures, la tige 19, destinée à coopérer avec le guide 23, et la broche 44, portant les ailettes 41 , s'étendent de part et d'autre de la soupape 18, tel que cela est montré plus spécifiquement sur la figure 4.
La soupape 18, la tige 19 et la broche 44 peuvent constituer une pièce monobloc. Par ailleurs, La tige 19 et la broche 44 peuvent venir de matière avec la soupape 18 ou être rapportées et fixées chacune sur une face correspondante de la soupape 18, notamment par vissage, collage, soudage ou toute autre technique de fixation adaptée à l'application.
Les ailettes 41 peuvent former un angle d'incidence non nul. Ainsi, les ailettes 41 ne sont pas contenues dans un plan perpendiculaire à l'axe XX’ mais forment un angle avec celui-ci. L'angle d'incidence des ailettes 41 pourra être adapté en fonction de la vitesse de rotation souhaitée de la soupape 18 ainsi que du couple souhaité sur la broche 44.
Dans l'exemple représenté, la soupape 18 comporte quatre ailettes 41. Bien entendu, le nombre d'ailettes 41 pourra être inférieur ou supérieur à 4.
En variante, les ailettes 41 peuvent être directement agencées sur la face de la soupape 18 tournée du côté de l'ouverture d'admission de fluide 12. Dans un tel agencement, la valve de pression 10 ne comprend pas de broche 44.
De plus, la valve de pression 10 peut comprendre un dispositif de guidage 45, notamment visible sur les figures 2a, 3, 4 et 5, apte à assurer un guidage de la soupape 18 par rapport au guide 23. En particulier, le dispositif de guidage 45 permet un guidage de la soupape 18 par rapport au guide 23 suivant une trajectoire spécifique, notamment une trajectoire hélicoïdale. Selon cet agencement, il est ainsi possible de façon à transformer un mouvement de rotation de la soupape 18 en un déplacement axial.
A cet effet, le dispositif de guidage 45 comporte un doigt 46 lié mécaniquement à la tige 19 de la soupape 18 entrant en coopération avec une rainure de guidage 47, notamment de forme hélicoïdale, réalisée dans le guide 23. Le doigt 46 s'étend en saillie radiale par rapport à une périphérie externe de la tige 19. Le doigt 46 est inséré à l'intérieur de la rainure de guidage 47 réalisée dans le manchon 25 du guide 23. La rainure de guidage 47 pourra être réalisée traversante radialement dans la paroi du manchon 25 du guide 23. En variante, la structure pourra être inversée, c’est-à-dire que le doigt 46 pourra être lié mécaniquement au guide 23 tandis que la rainure de guidage 47 est réalisée dans la tige 19 de la soupape 18.
En autre variante, le dispositif de guidage 45 pourra être réalisé à partir d'une liaison vis-écrou suivant laquelle un filetage est prévu sur la tige 19 et un taraudage de forme correspondante est réalisé dans la face interne du manchon 25 du guide 23. Comme cela est visible sur les figures 1 a, 1 b, 2a, et 2b, le corps 1 1 peut comporter des interfaces de fixation 50 avec un élément structurel, tel qu'un réservoir ou une canalisation. En tant qu’exemple particulier, les interfaces de fixation 50 peuvent être constituées chacune par une oreille saillante munie d'une ouverture de passage d'un organe de fixation, tel qu'une vis ou un rivet ou tout autre organe de fixation adapté à l'application.
La valve de pression 10 est réalisée dans un matériau métallique, notamment en aluminium. Cela permet d'éviter les risques d'électricité statique dans un environnement explosif.
En variante, notamment pour une application ne présentant pas de danger particulier lié à la présence de fluide inflammable et/ou explosif, les différents composants de la valve de pression 10 pourront être réalisés dans un matériau plastique ou composite renforcé par des fibres de verre ou de carbone.
On décrit ci-après le fonctionnement de la valve de pression 10 selon la présente invention. Lorsqu'un fluide circule suivant le sens de circulation F à l'intérieur de la valve de pression 10 initialement en position fermée, tel que montré sur la figure 2a, l'énergie du fluide venant en contact avec les ailettes 41 engendre une force sur les ailettes 41 mettant en rotation de la soupape 18 de fait de l’angle d'incidence non nul des ailettes 41. Un couple est alors appliqué par le fluide sur la soupape 18, notamment sur la broche 44. Le dispositif de guidage 45 transforme le mouvement rotatif des ailettes 41 en un déplacement axial de la soupape 18. Par suite, le doigt 46 se déplace alors à l'intérieur de la rainure de guidage 47 dans une direction éloignée du siège de la soupape 18, tandis que le ressort de rappel 36 se comprime. Lorsque la soupape 18 est pleinement ouverte, comme cela est montré sur la figure 2b, le doigt 46 vient en butée sur un bord d'extrémité de la rainure de guidage 47. Une fois en butée, le couple généré sur la soupape 18, notamment sur la broche 44, par l'action du flux de fluide sur les ailettes 41 permet de maintenir la soupape 18 en position pleinement ouverte et empêche les phénomènes oscillatoires.
Lorsque la pression diminue du côté de l'ouverture d'admission de fluide 12, le ressort de rappel 36 se décomprime et repousse la soupape 18 vers le siège de soupape 15. Le doigt 46 de la tige 19 se déplace alors à l'intérieur de la rainure de guidage 47 de sorte que la soupape 18 repasse en position fermée, tel que montré sur la figure 2a. Le doigt 46 vient alors en butée sur un bord d'extrémité opposé de la rainure de guidage 47.
Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et/ou formes de réalisation de la présente invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.
En outre, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment et fournis uniquement à titre d'exemple. Elle englobe diverses modifications, formes alternatives et autres variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la présente invention et notamment toutes combinaisons des différents modes de fonctionnement décrits précédemment, pouvant être pris séparément ou en association.

Claims

REVENDICATIONS Valve de pression (10) comportant:
- un corps (11 ) ayant
• une ouverture d'admission de fluide (12) et
• une ouverture de refoulement de fluide (13),
- une soupape (18) munie d'une tige (19) montée mobile suivant une direction axiale par rapport au corps (11 ) entre
• une position fermée, dans laquelle la soupape (18) est en appui contre un siège de soupape (15) et
• une position ouverte, dans laquelle la soupape (18) est écartée par rapport au siège de soupape (15), et caractérisée en ce que la valve de pression (10) comporte en outre au moins une ailette (41 ) disposée en amont de la soupape (18) destinée à générer une mise en rotation de la soupape (18) lorsqu'un fluide traverse d'amont en aval le corps (11 ) depuis l'ouverture d'admission de fluide (12) vers l'ouverture de refoulement de fluide (13). Valve de pression (10) selon la revendication 1 , caractérisée en ce qu'elle comporte une pluralité d'ailettes (41 ) espacées angulairement entre elles de façon régulière. Valve de pression (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un guide (23) fixe en translation par rapport au corps (11 ) comprenant un dispositif de guidage (45) destiné à assurer un guidage de la soupape (18) par rapport au guide (23) suivant une trajectoire spécifique, en particulier une trajectoire hélicoïdale, de façon à transformer le mouvement de rotation de la soupape (18) en un déplacement axial. Valve de pression (10) selon la revendication 3, caractérisée en ce que le dispositif de guidage (45) comporte au moins un doigt (46) lié mécaniquement à l'un des éléments sélectionné parmi la tige (19) de la soupape (18) et le guide (23), le doigt (46) coopérant avec une rainure de guidage (47), en particulier de forme hélicoïdale, réalisée dans l'autre des éléments sélectionné parmi la tige de la soupape (18) et le guide (23). Valve de pression (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’ailette (41 ) est portée par une broche (44) agencée ou fixée sur une face de la soupape (18) tournée du côté de l'ouverture d'admission du fluide (12). Valve de pression (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comporte une pluralité d’aubes (30) disposées sur une périphérie externe du guide (23). Valve de pression (10) selon la revendication 6, caractérisée en ce que les d’aubes (30) comportent chacune une entaille (31 ) autorisant un passage d'un jonc (33) destiné à coopérer avec une gorge (34) circonférentielle de forme correspondante réalisée dans une face interne du corps (11 ) pour maintenir fixe en translation le guide (23) par rapport au corps (11 ). Valve de pression (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le guide (23) porte un support (38) contre lequel vient en appui une extrémité d’un ressort de rappel (36), notamment disposé axialement entre le guide (23) et la soupape (18). Valve de pression (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps (11 ) comporte des interfaces de fixation (50). Valve de pression (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est réalisée dans un matériau métallique, notamment en aluminium.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3181550A (en) * 1962-02-08 1965-05-04 Okabe Misao Hydraulic valve device switching automatically over multiple distributing pipes
CN112096926A (zh) * 2020-10-10 2020-12-18 杭州中奥工业设计有限公司 一种水利工程用液压缓闭式止回阀

Patent Citations (2)

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