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" Soupape de détente commandée par la pression."
Cette invention se rapporte aux soupapes destinées à la commande de l'écoulement d'un fluide , et plus particuliè- rement, d'un liquide possédant un faible degré de compressibi- lité, tel que l'huile de pression, à partir d'un point c'omman- dé relié à un espace dans lequel,à certains moments, le liqui- de est soumis à une pression élevée, tandis qu'à d'autres mo- ments, lorsque la pression dans cet espace est relativement basse, on désire libérer le liquide à une vitesse relativement grande.
Plus spécialement, l'invention s'applique à la com- mande d'un appareil à pression oléo-hydraulique, possédant une capacité cylindrique considérable, dans lequel le temps néces- saire pour vider le cylindre est important et des applications
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de même nature.
Suivant la caractéristique principale de la présente invention, le mouvement de la soupapevers sa position d'ouver- ture complète, pour la.quelle s'ouvre un large passage vers l'é- chappement à partir du point commandé, qui peut être un cylin- dre de pression ou un autre espace dans lequel règne une pres- sion, est contrarié par la pression régnant dans une chambre reliée à l'échappement par un passage étroit, tandis que la sou- pape est agencée de façon à établir une liaison entre le point commandé et ladite chambre avant d'atteindre la position corres- pondant à l'échappement complet.
De préférence, le passage allant vers l'échappement et partant de la chambre, contrariant ce mouvement de la sou- pape vers la position d'échappement complet, contient un élément étrangleur ou limiteur de diamètre variable, permettant de ré- gler, en fonction des exigences, le débit du fluide qui le tra- verse pour une différence de pression donnée.
L'invention s'applique aussi bien à des soupapes à flux unique qui ne commandent que l'échappement à partir d'un cylindre de compression ou analogue, qu'à des soupapes à double flux ou double-voie, susceptibles de commander, à la fois l'ad- mission du fluide dans le cylindre de compression ou élément équivalent, et l'échappement de ce fluide, étant entendu que lorsque, dans la présente description, il est question d'échap- pement, celui-ci peut comprendre un réservoir ou autre volume dans lequel règne une pression relativement faible.
Une soupape d'échappement à voie unique agencée pour libérer la pression dans un cylindre de compression hydrauli- que conforme à l'invention peut, par exemple, être constituée par un corps de soupape ayant un orifice cylindrique contenant une soupape à piston auxiliaire à mouvement axial, et relié à l'une de ses extrémités à une tubulure de retour conduisant au réservoir contenant l'huile, cette extrémité du cylindre de la
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soupape étant fermée par une flasque ou une bride contenant des moyens de guidage pour une tige axiale de soupape munie d'u= ne manette appropriée, ou reliée à une telle manette. L'autre extrémité de l'orifice contenant le piston de soupape conduit à un orifice de diamètre relativement faible aboutissant dans une chambre reliée au conduit de retour.
Dans cette dernière chambre est logé un élément de soupape, tel qu'une vis de ré- glage disposée dans un orifice taraudé, coopérant avec la sor- tie de l'orifice de faible diamètre mentionné plus haut de façon à constituer avec ce dernier un orifice réglable de fai- ble diamètre. Le corps de soupape comporte, de plus, un orifi- ce communiquant avec le logement cylindrique, à peu près au mi- lieu de celui-ci, cet orifice étant, en temps normal, maintenu fermé par la partie cylindrique du piston de soupape. Ce der- nier comporte sur son pourtour une rainure circulaire disposée au voisinage de l'extrémité se trouvant en face de la conduite réduite allant vers la tubulure de retour, tandis qu'un canal, constitué par exemple par une perforation axiale et radiale dans le piston, relie cette rainure avec l'extrémité du piston de soupape.
On constate que, lorsque pour faire baisser la pres- sion dans le cylindre de compression, on déplace le piston de soupape à la main vers le canal réduit d'échappement, le flui- de sous pression venant du cylindre de compression, dès que la rainure circulaire aura atteint l'orifice de liaison avec le cylindre, s'écoulera à travers cette rainure et le passage mé- nagé dans le piston en remplissant l'espace devant celui-ci et se trouvant au voisinage de la sortie réduite, une certaine pression étant créée dans cet espace du fait de l'existence de ce passage réduit, cette pression ayant pour effet d'empêcher la soupape de continuer à se déplacer dans la même direction aussi longtemps que le fluide continuera à s'écouler du cylin- dre de compression sous une pression élevée.
D'autre.part, lors- que l'énergie constituée par la compression de l'huile et la
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dilatation des parois du cylindre se sera épuisée, la pression dans le cylindre atteindra un detré relativement bas et, par suite, la force s'opposant à tout déplacement ultérieur du pis- ton de soupape sera automatiquement réduite à une valeur pou- vant être aisément vaincue par l'opérateur de façon à permet- tre un écoulement rapide du liquide restant contenu dans le cy- lindre.
Il est donc évident qu'une soupape conforme à la pré- sente invention évitera tout choc dû à l'échappement brutal d'un liquide sous pression élevée contenu dans un cylindre de compression, tandis qu'en même temps, l'écoulement libre du fluide est assuré aussit8t que la pression aura été amenée d'u- ne valeur dangereuse à une valeur n'offrant aucun danger.
Il est évident que l'action protectrice de la soupa- pe suivant la présente invention est entièrement automatique et exempte de mouvement intempestif.
Une source de pression et une soupape d'échappement suivant la. présente invention peuvent également comprendre un bâti avec un orifice cylindrique dans lequel se meut axialement une soupape, du type à piston ou à tige, sous l'action d'un é- lément relié à l'axe de la soupape et commande à la main. L'une des extrémités de l'orifice ou de l'alésage contenant la soupa- pe est également reliée à l'échappement au moyen d'un canal contenant un orifice de dimensions réduites et réglables, tan- dis que trois orifices principaux sont disposés en liaison a- vec l'alésage cylindrique dans lequel se déplacera le piston ou l'axe de la soupape.
L'ouverture la plus voisine de l'ori- 'Lice réduitpeut être l'ouverture d'échappement, tandis que l'ouverture se trouvant au voisinage de l'autre extrémité de l'alésage peut être relié à une pompe ou à une autre source de fluide sous pression, et un orifice central peut être relié au cylindre de compression ou à un élément équivalent. La tige de soupape porte deux pistons espacés axialement, l'un d'entre eux, dans la position complètement ouverte de la soupape, rem-
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plissant en substance l'espace compris entre l'ouverture d'é- chappement et le passage réduit, tandis que l'autre, pour la même position de la soupape, remplit l'espace compris entre les orifices reliés respectivement avec la pompe et le cylindre de pression.
Une ouverture auxiliaire est également prévue dans le bâti de la soupape, cette ouverture auxiliaire communiquant avec l'orifice cylindrique principal du bâti de la soupape dans l'espace compris entre l'ouverture d'échappement et l'ouverture conduisant au cylindre de pression, tout en restant plus voisi- ne de la première de ces ouvertures, un canal étant disposé dans le bâti de la soupape et reliant.cette ouverture auxiliai- re avec l'espace extrême contenant le canal d'échappement réduit.
Dans la position de la soupape correspondant à l'a- limentation, l'un de ses pistons se trouve au delà. de l'orifi- ce d'admission à la pompe, tandis que l'autre piston se trouve en substance, sur le tronçon compris entre l'orifice d'échappe- ment et l'orifice conduisant au cylindre de pression. Lorsque l'on déplace la soupape à partir de cette position, elle atteint d'abord. une position neutre dans laquelle le premier piston ouvre la liaison avec la pompe, tandis que le deuxième piston ferme toujours l'ouverture auxiliaire et l'ouverture d'échap- pement.
Lorsque le mouvement continue dans la même direction, le deuxième piston permettra au fluide sous pression venant du cylindre, de pénétrer dans l'orifice auxiliaire et, par sui- te, par le canal prévu dans l'extrémité de la chambre conte- nant l'entrée du canal réduit/ tandis que l'ouverture reliée di- rectement avec le réservoir se trouve toujours complètement recouverte par le deuxième piston.
La pression va donc monter dans la chambre d'extrémité comprenant l'orifice de pénétration du canal réduit, ce qui empêchera tout déplacement du piston
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dans la même direction jusqu'à ce que la pression dans le cy- lindre de compression soit descendue à une valeur ne présentant aucun danger, après quoi les éléments de soupape peuvent être amenés à la position d'échappement complet dans laquelle ledit deuxième piston permet le libre passage du liquide du cylindre de compression vers l'ouverture d'échappement.
Afin d'éviter le mouvement de "chasse", on pourra donner au canal reliant l'ouverture auxiliaire à la chambre d'extrémité des dimensions réduites, ou encore employer des bords en biseau ou inclinés ou d'autres moyens connus appliqués à l'ouverture auxiliaire de façon à assurer une ouverture gra- duelle de ce canal, ou encore combiner ces deux caractéristi- ques.
Afin de mieux faire comprendre l'invention, on dé- crira maintenant deux exemples d'exécution de l'invention en se référant aux dessins annexés :
Dans ces dessins;
Les figures 1,2, 3, sont des coupes axiales montrant une soupape pour la réduction de pression conforme à l'inven- tion représentée dans trois positions différentes ;
Les figures 4, 5, 6, 7, sont des vues analogues d'une soupape d'admission et d'échappement;
En se référant au premier exemple montré sur les fi- gures 1, 2 et 3, le bâti de soupape 1 comprend un alésage cylin- drique 2 recevant une soupape coulissantepouvant être dépla- cée axialement par une poignée 4. Deux orifices 5 et 6 sont agencés de façon à communiquer avec l'alésage 2, 3''ouverture 5 étant destinée à l'échappement et reliée au réservoir, tandis que l'ouverture 6 est reliée avec un cylindre de compression,
le liquide s'échappant de celui-ci devant être commandé par la soupape conforme à l'invention. Une ouverture 7 placée à l'ex- trémité intérieure de l'alésage 2 conduit à un canal 8 commu- niquant avec l'orifice d'échappement 5 et muni d'un étrangle-
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ment réglable constitué par une vis-pointeau 9. L'élément de soupape 3 qui est sensiblement cylindrique, à une crête ou bri- de de commande 10 et est relié à une poignée 4 par une tige 11 traversant l'extrémité du bâti de soupape 1. Le piston de sou- pape 3 comporte, au voisinage de l'arête de commande 10, une rainure ou une ouverture 12 communiquant, grâce à l'orifice 15 et au canal 13, avec l'espace 14 compris à l'extrémité interne de l'alésage 2.
La figure 1 montre la soupape dans sa position nor- male dans laquelle la position cylindrique du piston 3 cache l'orifice 6 conduisant vers le cylindre de pression ou analogue.
Lorsque l'on désire libérer la pression du cylindre, l'opérateur déplace la poignée 4 vers la gauche ; at- teint la position dans laquelle la rainure 12 est en communi- cation avec l'orifice 6, du liquide, sous une pression très élevée s'échappe du cylindre à travers cet orifice 6, la rai- nure 12, l'alésage 15 et le canal 13, en pénétrant dans la chambre 14 d'où il peut atteindre l'orifice d'échappement 5 en traversant le passage étroit 8.
Aussi longtemps que la pression règnant dans le cylindre de compression reste très élevée, due à l'élasticité des parois du cylindre et à celle du liquide lui-même, la perte de pression dans le canal 8 sera également considérable, et la pression dans l'espace 14 sera maintenue à un degré suffisamment élevé pour empêcher tout autre mouve- ment à la main du piston 3.
D'autre part, aussitôt que la pres- sion dans le cylindre sera tombée à une valeur normale déter- minée par le poids du piston-compresseur, des différences du niveau du liquide etc...,et ne représentant qu'une fraction de la pression initiale, il deviendra possible, sans effort exa- géré, de déplacer plus loin le bouton 4 en l'amenant dans la position montrée sur la figure 3, dans laquelle l'arête de com- mande 10 du piston 3 ouvre la communication directe entre l'ou- verture 6 et l'échappement 5.
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On voit donc que la soupape, telle que représentée, permet dans le stade initial de détente, pouvant être désigné par le terme de détente de déformation élastique, au cours du- quel on ne détend qu'une très faible fraction du fluide total, d'exécuter cette détente à une vitesse de sécurité pour une position de la soupape montrée sur la figure 2, à la suite de quoi le piston 3 peut être amené dans la position de la figure 3, assurant un échappement rapide de la quantité principale du liquide.
Ce fonctionnement de la soupape estexempt de tout mouvement intempestif, étant donné qu'aussi longtemps que la pression dans le cylindre de compression etc.., n'a pas atteint une valeur de sécurité, la pression régnant dans l'espace 14 empêchera toutmouvement du bouton.,au delàde la position montrée sur la figure 2.
La soupape montrée dans les figures 4 à 7, comporte la combinaison des fonctions de la soupape des figures 1 à 3 avec celles d'une simple soupape de commande, c'est à dire que cette soupape commande, à la fois, l'admission du liquide sous pression dans le cylindre de compression (ou analogue) et l'é- chappement de ce cylindre.
Le bâti de la soupape 16 comprend un alésage cylin- drique 17 muni, en dehors des orifices principaux 5 et 6 ser- vant respectivement à l'échappement et à la liaison avec le cylindre de compression, comme dans l'exemple précédent, d'un autre orifice principal 18 reliéà une source de liquide sous pression telle qu'une pompe et d'orifices auxiliaires 19 et 20.
L'orifice auxiliaire 19 communique avec l'ouverture d'échappe- ment 5 par un canal 21, tandis que l'orifice auxiliaire 20 com- munique par un canal 23 avec l'espace 22 situé à l'extrémité intérieure du trou 17. Un autre canal 24 comprenant un étran- gleur réglable 25 / relie l'espace 22 avec l'échappement 5 et correspond ainsi au canal 8 des figures 1 à 3. L'élément
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de soupape qui est muni d'une tige de poussée 11 et d'un bou- ton 4 comporte deux éléments cylindriques 26 et 27 reliés par un élément rigide 28 de faible diamètre.
La figure 4 montre la position neutre dans laquelle les portions cylindriques 26 et 27 de la soupape coupent le cylindre de compression 6, à la fois, de l'ouverture de haute pression 18 et de l'échappement 5. En admettant que le cylindre- compresseur ait terminé sa phase de travail et contienne du liquide à pression élevée, l'opérateur déplace le bouton 4 vers la gauche de façon à détendre la pression dans le cylindre.
Lorsque l'on atteint.la position montrée dans la figure 5, le bord intérieur de l'élément cylindrique 26 ouvre l'orifice 20 et la pression monte par le passage 23 dans l'espace 22. Aussi longtemps que la pression dans le cylindre-compresseur ne sera tombée à une valeur de sécurité, la perte de pression à l'é- tranglement 25 maintiendra dans l'espace 22 une pression suffi- sante empêchant tout autre mouvement vers la gauche de la sou- pape.
Au cours de cette période,la pression dans le cylindre compresseur tombera graduellement par le passage 23 et le canal étranglé 24. Dès que la pression dans le cylindre-compresseur aura atteint sa valeur normale, à laquelle une détente rapide peut avoir lieu sans danger, la pression dans l'espace 22 n'est plus qu'une fraction de la pression d'origine, et le bouton 4 peut être déplacé, sans grand effort, de façon à amener la sou- pape dans la position de la figure 6, dans laquelle une commu- nication directe de section large est établie entre l'orifice
6 du cylindre et l'échappement 5. Lorsque, au contraire, on désire alimenter le cylindre en liquide sous pression, soit au début de la course de compression, soit au cours du travail,on déplace le bouton 4 vers la droite vers la position montrée sur la figure 7.
Dans cette position de la soupape, l'orifice 6 con- duisant vers le cylindre est relié avec l'orifice 18 allant vers la pompe, de telle sorte que le liquide sous pression peut pé- nétrer dans le cylindre.
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On verra que l'extrémité de droite de l'orifice 17 est constamment reliée à l'échappement par le canal 21 et que ce canal 21 assure la décharge automatique de la pompe dans la position montrée sur la figure 6, c'est-à-dire dans la position de détente rapide, de telle sorte que, dans bien des cas, l'a- ménagement d'une soupape de décharge séparée, deviendra inutile.
Il est évident que, pour ce qui est des divers dé- tails, l'invention peut être réalisée d'une façon différente de celles représentées et décrites titre d'exemple.
Ainsi, par exemple, le bâti de la soupape peut ve- nir de coulée au lieu d'être pris dans la masse, et le bouton de manoeuvre peut être remplacé par tout autre mécanisme de commande. De plus, un dispositif limiteur d'effort, tel qu'un ressort chargé d'avance, peut être introduit dans le mécanisme de manoeuvre de façon à empêcher le déplacement prématuré de la soupape dans la position de détente rapide, même dans le cas où la manette ou analogue devait atteindre la position corres- pondante .
De même, la soupape peut être agencée de façon à être manoeuvrée par servo-cylindre ayant une puissance limitéer d'une manière appropriée.
Au surplus, la soupape telle que montrée dans les figures 4 à 7, peut être facilement modifiée pour être employée avec un accumulateur de pression en prolongeant le piston 27 vers la droite de façon qu'il couvre l'orifice d'admission 18 dans la position de détente rapide correspondant à la figure 6.
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