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ETRE
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DANS
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Et-a
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Generic
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metal
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Physical
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22 s
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46 M
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[14][_]
1776 N
(1)
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Disease
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Fatigue
(2)
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Molecule
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[18][_]
DES
(2)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2521681A1
Family ID 30300161
Probable Assignee Cessna Aircraft Co
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title SOUPAPE DE DECHARGEMENT A REAJUSTEMENT
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE UNE SOUPAPE DE DECHARGE DE FLUIDE DESTINEE A ETRE
UTILISEE DANS UN SYSTEME HYDRAULIQUE.
ELLE COMPREND UN CORPS 11 RENFERMANT UNE CHAMBRE ET COMPORTANT DES
ORIFICES D'ENTREE 28 ET DE SORTIE 18, UN SIEGE CIRCULAIRE BISEAUTE SE
TROUVANT DANS L'ORIFICE DE SORTIE 18, UN RESSORT 32 DANS LA CHAMBRE,
UN OBTURATEUR 16 SENSIBLE A LA PRESSION ET MOBILE AXIALEMENT DANS LA
CHAMBRE AYANT UNE SURFACE D'ETANCHEITE ANNULAIRE 20 A UNE EXTREMITE
AGISSANT EN CONJONCTION AVEC LE RESSORT 32 DE MANIERE A FERMER LA
SOUPAPE, UNE EXTREMITE ELARGIE DE L'AUTRE COTE DE L'OBTURATEUR ETANT
ENTOUREE PAR UN DISPOSITIF D'ETANCHEITE. LA SOUPAPE COMPREND EGALEMENT
UN MANCHON DE GUIDAGE 34 TRAVERSE D'UN ALESAGE 38 DE MANIERE A
RECEVOIR L'EXTREMITE ELARGIE ET GUIDER LE MOUVEMENT LONGITUDINAL DE
L'OBTURATEUR.
APPLICATION A DES CIRCUITS HYDRAULIQUES DE PRECISION.
Description
_________________________________________________________________
i Les soupapes de decharge qui au debut comprenaient une simple bille
et
un ressort ont eu des caracteristiques largement variables ainsi que
des problemes dont plusieurs etaient ignores dans le passe
Actuellement cependant, etant donne les exigences visant a une
augmentation de la
productivite des machines et une amelioration de l'effica-
cite, les caracteristiques performantes des soupapes de decharge sont
devenues plus importantes et les criteres
de realisation plus stricts.
Auparavant, la capacite d'une soupape de decharge a se fermer apres
avoir ete ouverte n'a-pas constitue un probleme majeur, si bien qu'en
consequence plusieurs des soupapes ont eu une hysteresis tres
importante avec une pression de fermeture sensiblement inferieure a la
pression d'ouverture Actuellement, dans beaucoup d'applications
hydrauliques mobiles, il est necessaire que la soupape se ferme dans
une gamme donnee de pressions a partir d'une
courbe d'ouvertures comme par exemple 689 k Pa.
La raison pour laquelle les soupapes de decharge se
ferment a une pression inferieure a la pression d'ouver-
ture est liee fondamentalement a la friction mecanique a l'interieur
de celles-ci Les projeteurs utilisent actuellement des joints a faible
friction comme procede pour diminuer l'hysteresis de la soupape Lors
des etudes d'augmentation des performances d'hysteresis, un autre
probleme s'est revele Il est constitue par l'incapacite de
l'obturateur a rester en alignement avec le siege
pendant le fonctionnement de la soupape de decharge L'usi-
nage des pieces d'une soupape de decharge selon des tole-
rances assez serrees permettant de commander le manque d'alignement
maximal n'est pas pratique et provoque le grippage des pieces, ce qui
detruit la capacite de la soupape a s'ouvrir et a se fermer a un
niveau de pression specifique. Des solutions typiques de l'art
anterieur a ce probleme d'alignement font que l'obturateur, le siege
ou
les deux pieces flottent librement, comme decrit typique-
ment dans les brevets des Etats-Unis d'Amerique No 3 054 420, N O 3
583 431 et N O 3 621 875 Chacune de ces realisations necessite un
frottement glissant metal contre metal pour aligner l'obturateur et le
siege comme par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amerique N' 3
621 875, o le siege 22 doit glisser sur la bague 21. La capacite d'une
soupape de decharge a maintenir un niveau de pression constant a
mesure qu'augmente le
debit a travers la soupape a ete traitee par les pro-
jeteurs selon des procedes varies Le principe d'echange de force
consistant a diriger et-a tourner un courant de grande vitesse contre
une surface de l'obturateur pour augmenter la charge contre le ressort
de maniere a agir a l'encontre de la force du ressort,est enseigne
dans le brevet des Etats-Unis d'Amerique N O 3 054 420 mentionne
ci-dessus.
Un autre procede est le procede du gain de surface decrit dans le
brevet des Etats-Unis d'Amerique
No 3 583 431 mentionne ci-dessus.
Un autre procede encore consiste a utiliser des orifices calibres pour
creer des chutes de pression en divers endroits de l'obturateur pour
agir a l'encontre des variations de force du ressort Differentes
realisations de soupape utilisent diverses combinaisons des methodes
mentionnees cidessus pour realiser une courbe plate de
pression et d'ecoulement.
La realisation de la soupape de decharge selon la presente invention
presente une hysteresis tres faible entre les courbes d'ouverture et
de fermeture a cause du frottement mecanique reduit L'obturateur
glisse axialement sur une bague glissante a faible frictiontandis que
l'alignement du siege et de l'obturateur est obtenu en tournant
l'obturateur autour de son extremite opposee
sur un tres faible angle de rotation.
La conception de sieges fixes permet l'utilisa-
tion d'un ressort plus petit a cause du trajet plus petit du ressort
ainsi que de la longevite amelioree malgre la fatigue, ce qui permet
un encombrement beaucoup plus
faible de la cartouche complete de la soupape de decharge.
La tige d'obturateur s'etendant dans le courant de fluide sortant de
la soupape fournit un echange de force pour la soupape a des debits
accrus, ce qui permet une
courbe d'ecoulement plus plate.
Le principal avantage de la presente invention est donc de fournir une
realisation de soupape de decharge
ayant une courbe de fermeture a hysteresis faible.
Un autre but de la presente invention est de fournir une conception de
soupape de decharge ayant un siege fixe et un obturateur qui est
aligne avec le siege par son pivotement autour d'un point fixe selon
un angle
faible de rotation.
Un autre but de la presente invention est une
realisation de soupape de decharge ayant une faible dimen-
sion de cartouche et qui presente des courbes ameliorees
de pression et d'ecoulement pour l'ouverture et la ferme-
ture. Un autre but de la presente invention est de
fournir une forme d'obturateur et une configuration de car-
touche ameliorees en utilisant un echange de force sur l'obturateur et
une chute de pression provoquee par un orifice dans la cartouche pour
produire une amelioration
de la courbe d'ecoulement.
Un autre objet encore de la presente invention est de fournir une
realisation de soupape de decharge qui reduit au minimum la friction
mecanique entre les pieces de la soupape de maniere a ameliorer les
caracteristiques
d'hysteresis et de fuite.
D'autres caracteristiques et avantages de la presente invention
apparattront plus clairement dans la
description detaillee qui va suivre d'une forme de realisa-
tion a la lumiere du dessin comprenant une figure unique representant
une section longitudinale d'une soupape de
decharge a fluide sous pression selon la presente inven-
tion.
Le dessin illustre une soupape de decharge du type cartouche qui est
designee de facon generale par le numero de reference 10 La cartouche
de soupape de decharge
comprend un corps de soupape 11 comportant sur sa peri-
pherie des orifices d'entree 28 ainsi qu'un orifice de sortie 18 sous
la forme d'un siege biseaute La soupape est placee dans un systeme
hydraulique avec l'extremite de gauche de la cartouche disposee a
l'interieur d'une paroi 43 Celle-ci,qui pourrait etre dans le corps
d'une soupape de commande directionnelle ou tout autre composant
hydraulique du systeme, definit et separe une chambre
haute pression 12 d'un reservoir ou chambre de decharge 14.
A l'interieur du corps de soupape 11, est situe un obtura-
teur 16 pousse contre son siege biseaute 18 par un ressort de
compression 32 par l'intermediaire d'une bague de butee 44 Un manchon
d'alignement 34 est recu par vissage dans l'extremite de droite du
corps de soupape 11, son diametre externe poussant le ressort 32 de
maniere a le comprimer Des orifices 36 dans le diametre externe du
manchon 34 fournissent un dispositif pour entrer en contact avec le
manchon 34 et faire tourner celui-ci de maniere
a faire varier la charge sur le ressort 32.
En position concentrique dans le manchon d'ali-
gnement 34 se trouve un alesage 38 destine a la reception d'une
extremite elargie 52 de l'obturateur 16 qui a un chanfrein sur les
deux c 8 tes Dans l'extremite elargie 52, il y a un joint torique 40
ainsi qu'une bague glissante 42 qui permet a l'obturateur 16 de
coulisser axialement dans l'alesage 38 avec un frottement relativement
faible Il n'y a aucune pression dans le cote posterieur de l'alesage
38 puisque le passage longitudinal 24 pratique dans
l'obturateur est toujours relie a l'echappement 14.
A l'extremite opposee de l'obturateur 16, il y a une surface annulaire
d'etancheite 20,qui contacte le
siege 18, et presente un diametre 'A", tandis que l 'extre-
mite elargie 52 de l'obturateur 16 a un diametre plus
grand "B" Une tige 22 s'etend exterieurement sur l'obtu-
rateur 16 a partir de la surface d'etancheite 20 Lorsque la soupape
est ouverte, le courant a grande vitesse sortant de la soupape heurte
la tige 22 La chambre interne 13 de la soupape 10 est ouverte a la
pression elevee provenant de la chambre 12 non seulement a travers les
orifices 28, mais egalement a travers les orifices 36
et 30.
La soupape de decharge 10 de la presente inven-
tion peut etre utilisee soit comme une soupape de decharge
de derivation, soit comme une soupape de decharge princi-
pale Le ressort 32 est charge preliminairement, et il pousse
l'obturateur 16 contre le siege 18 avec une force variable en fonction
du niveau de decharge desire Si par exemple la soupape 10 doit
s'ouvrir et se fermer a 34, 46 M Pa, le ressort 32 est charge
preliminairement a environ
1776 N.
La zone effective contre laquelle la pression elevee de la chambre 13
agit est une zone annulaire ayant
un diametre interne "A" et un diametre externe "B".
Lorsque la pression dans la chambre 12 atteint le niveau de
relachement, l'obturateur 16 se deplace vers la droite comme le montre
la figure, en permettant a l'ecoulement en travers du siege 18 de
drainer la chambre 14 Le fluide s'ecoule en travers des orifices 28 le
long de la surface arquee 26 et du siege biseaute 18 Lorsque le
courant a grande vitesse sort de l'orifice de sortie, il heurte la
tige 22 ce qui provoque un changement de moment sur 1 'obturateur Ce
changement produit une force agissant a l'encontre du changement de
force du ressort A mesure
qu'augmente la vitesse d'ecoulement en travers de I'obtu-
rateur 16, une chute de pression est creee en travers des orifices 28
qui favorise davantage le maintien d'une
courbe d'ecoulement plate.
Comme la charge exercee par la plupart des ressorts helicoidaux n'est
pas uniforme sur toute leur circonference, il y a toujours une
tendance a pousser l'obturateur de decharge d'un cote ou de l'autre La
bague de butee 44 est prevue plus petite que le diametre interne du
corps 11, ce qui permet a l'extremite de gauche de l'obturateur 16 de
se deplacer alternativement sur un
trajet limite Comme l'extremite elargie 52 de l'obtura-
teur 16 ne peut se deplacer que dans la direction axiale, l'obturateur
en fait pivotera autour d'un point fixe 48 d'un angle tres faible
Lorsque la bague 44 se deplace de son trajet lateral maximal,
l'obturateur 16 tourne au maximum de 50 autour du point 48 La largeur
axiale de l'extremite elargie chanfreinee 52 est suffisamment petite
pour que meme avec une rotation de 50,il n'y ait aucun
contact metal contre metal entre l'alesage 38 et l'extre-
mite 52 Le joint torique 40 et la bague coulissante 42 sont disposes
suffisamment serres dans l'alesage 38 pour empecher tout mouvement
lateral dans l'extremite 52 de l'obturateur. Lorsque l'obturateur 16
commence a se fermer il se deplace vers la gauche en direction du
siege 18 en raison d'une chute de pression dans la chambre 12 Comme is
la surface de scellement 20 n'est pas completement alignee avec le
siege 18, la surface biseautee 18 ainsi qu'un
obturateur 16 pivotant sans frottement provoquent l'aligne-
ment automatique de l'obturateur 16 et du siege 18 et la fermeture de
la soupape 10 avec tres peu de frottement mecanique entre les pieces
L'obturateur 16 dans une forme de realisation de decharge en circuit
tournera au maximum de 2,50 autour d'une distance fixe par rapport au
siege 18 d'obturateur La courbe de fermeture de cette soupape a une
hysteresis tres faible par comparaison avec la courbe
d'ouverture.
Comme le ressort 32 de soupape de decharge est
toujours charge dans la presente realisation, par comparai-
son avec les conceptions sans charge des brevets mentionnes ci-dessus,
la longevite a la fatigue est reduite, ce qui
permet l'utilisation de ressorts plus petits.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATI ONS
1 Soupape de decharge de fluide destinee a etre utilisee dans un
systeme hydraulique, caracterisee en ce qu'elle comprend un corps
principal ( 11) contenant une chambre, et comportant des orifices
d'entree ( 28) et de sortie ( 18), un siege circulaire biseaute situe
dans l'orifice de sortie ( 18), un dispositif a ressort
( 32) se trouvant dans la chambre, un obturateur ( 16) de-
placable axialement et sensible a la pression dispose dans la chambre
et ayant une surface d'etancheite annulaire ( 20) a une extremite,
agissant en conjonction avec le dispositif a ressort ( 32) de maniere
a fermer la soupape, une extremite elargie entouree d'un dispositif
d'etancheite etant espacee a l'extremite opposee de l'obturateur (
16), la soupape comportant egalement un manchon de guidage ( 34) dans
le corps principal ( 11), le manchon presentant un alesage axial ( 38)
recevant l'extremite elargie de maniere a guider le mouvement
longitudinal de l'obturateur ( 16) tout en permettant a celui-ci de
tourner d'un angle limite
de rotation autour d'un point fixe.
2 Soupape de decharge de fluide selon la reven-
dication 1, caracterisee en ce que l'obturateur 16 comporte un passage
longitudinal ( 24) reliant l'alesage ( 38) A
une decharge ( 14).
3 Soupape de decharge de fluide selon la reven-
dication 1, caracterisee en ce que l'obturateur comporte
une tige ( 22) s'etendant axialement a partir de son extre-
mite de surface d'etancheite ( 20), ainsi qu'un passage longitudinal (
24) a l'interieur de l'obturateur prevu de maniere a relier l'alesage
( 38) a la decharge ( 14) A
travers la tige ( 22).
4 Soupape de decharge de fluide selon la reven-
dication 1, caracterisee en ce que l'obturateur comporte une tige (
22) d'un diametre reduit s'etendant axialement a partir de son
extremite de surface d'etancheite ( 20) et sur une distance suffisante
pour intercepter l'ecoulement de decharge a grande vitesse sortant de
l'orifice de sortie ( 18) de la soupape et pour creer un echange de
force sur l'obturateur a l'etat dynamique.
Soupape de decharge de fluide selon la reven- dication 1, caracterisee
en ce que les orifices d'entree ( 28) formes dans le corps principal
produisent une chute de pression a l'interieur de la chambre ( 12)
durant les
positions d'ecoulement et d'ouverture de la soupape.
6 Soupape de decharge de fluide selon la reven-
dication 1, caracterisee en ce que la surface de scellement annulaire
( 20) de l'obturateur ( 16) a un diametre (A) plus
faible que l'extremite elargie ( 52), et un passage longitu-
dinal ( 24) forme dans l'obturateur relie l'alesage ( 38)
a la decharge ( 14).
7 Soupape de decharge de fluide selon la reven-
dication 1, caracterisee en ce que l'extremite elargie ( 52) est
espacee longitudinalement de l'extremite de la surface d'etancheite (
20) de pas moins de quatre fois le diametre
(A) de la surface d'etancheite ( 20).
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