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" Dispositif inverseur actionné à l'air comprimé ".
La présente invention se rapporte à un dispositif au moyen duquel un organe qui peut être mis en action par un piston moteur ou piston de travail, est mis dans l'une ou l'autre de ses positions finales , de telle sorte que l'une ou l'autre des conduites allant au piston moteur est vidée d'air et que par suite la pres- sion motrice agissant sur les deux faces du piston moteur dans la position de repos de l'organe, met le piston en mouvement et réalise ainsi l'inversion. La vidange des conduites menant aux chambres de pression de part et d'autre du piston de travail peut s'obtenir éventuellement par le fait que chacune de ces conduites va a une soupape de vidange, qui est actionnée, c'est-à#
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dire ouverte, pour un court instant.
L'actionnèrent d'une telle soupape de vidange peut aussi agir directement sur la mise en route du piston moteur par le.fait que d'abord, un piston auxiliaire effectue un mouvement et en ce que la venue en position finale du piston auxiliai- re produit dans le système des conditions.de pression qui causent un déplacement du piston moteur.
Dans des dispositifs inverseurs connus de cette es- pèce, on a fait la section des conduites de vidange plus grande que celle des dérivations de la conduite prin- cipale qui amènent l'air comprima sur les faces du piston
Comme on ne pouvait pas, pour des raisons pratiques, donner à la section des conduites d'évacuation et aux soupapes correspondantes, une dimension aussi grande qu'on veut, la section plus étroite de la conduite d'admission pro- duisait un étranglement indésirable de l'air agissant de l'autre côté du piston de travail.
Une condition que l'on impose à ce type de disposi- tif inverseur est de faire que, moyennant une seule et même commande de peu de durée, par exemple d'une soupape, l'organe qui se trouve précisément dans une de ses posi- tions finales, soit amené chaque fois dans l'autre posi- tion finale par le piston moteur . Jusqu'à présent on a réalisé cette tâche en ce que, par l'actionnement de la soupape commutatrice, pour parler ainsi, un tiroir de commande tournant se déplaçait d'abord d'un certain an- gle , de telle sorte que les différentes positions angu- laires successives correspondaient toujours à deux marches opposées du piston moteur de l'organe .
Par le moyen du tiroir de commande, les deux chambres de pression de part et d'autre du piston .moteur étaient, suivant sa position , mises ou maintenues en communication, l'une
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avec l'échappeiient- 1Ï-a-àtre avec la pression motrice; ainsi
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on réalisait l'inversion désirée . Cependant, réaliser l'étanchéité à l'endroit des parties mobiles du tiroir est entouré de telles difficultés, que des pannes se produisaient souvent à cet organe auxiliaire et qu'il en résultait une forte consommation permanente d'air indésirable.
La présente inventionréalise la tâche proposée de telle sorte que les conduites d'évacuation menant au cylindre du piston moteur sont reliées symétriquement aux deux moitiés de la boîte d'une soupape auxiliaire ou d'un tiroir de commande et en ce que dans le processus d'inversion cet organe auxiliaire vienne dans une posi- tion finale telle que lors d'un actionnement répété il travaille toujours de manière à produire justement l'au- tre processus d'inversion du piston moteur.
Indépendamment du fait que la réalisation de l'in- version se produise par une seule soupape commutatrice ou par deux soupapes de commutation avantageusement d'évacuation correspondant chacune à l'amenée de l'or- gane dans une position finale, les chambres de pression du cylindre moteur,dans lesquelles débouchent les condui- tes de vidange, sont raccordées symétriquement par d'au- tres conduites à une soupape battante, qui sert à l'amenée d'air comprimé et qui se ferme vers la conduite d'évacuation. Ainsi la soupape battante donne à l'air comprimé l'accès à l'autre face du piston moteur, et celui-ci prend la position désirée.
La conformation de la soupape battante prévoit une amenée d'air comprimé bifurquée, et une soupape disposée à la bifurcation ferme facultativement, de ma- nière automatique, l'une ou l'autre branche, lorsque dans cette branche naît une plus forte succion, comme c'est le cas lorsque l'évacuation est faite de l'un
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des côtés du piston ou du tiroir. Comme de ce fait il ne peut plus y avoir d'afflux d'air comprimé dans la chambre du piston qui a été évacuée, il n'est plus besoin d'une différence dans les sections des condui- tes d'évacuation ou d'admission, de sorte qu'au moment de l'évacuation de l'une des faces du piston toute la pression disponible peut s'exercer sans étran- glement sur l'autre face du piston, et que le processus de fonctionnement se fait par coups brusques.
Cet effet se produit aussi lorsque la soupape ne fe me pas de manière tout-à-fait étanche la section de la conduite correspondante ; est même avantageux dans certaines circonstances de prévoir un petit canal dans la soupape, par lequel, après la course de tra- vail, se réalise de nouveau peu à peu un équilibrage des pressions . Il faut prendre soin en tous cas que la soupape disposée à la bifurcation se trouve à la fin de sa marche dans une position telle que celle où elle se trouve lors de la prochaine inversion, pour la fermeture de l'autre branche .
Ceci peut se faire de telle manière que la soupape qui est par exemple réalisée sous forme de plateau, se trouve placée sous l'action de ressorts qui la remettent dans une position moyenne donnant passage aux deux branches lorsque l'équilibre des pressions s'est rétabli dans les deux branches* Au lieu de l'action d'un ressort on peut aussi y employer la pesanteur pour ramener la soupape dans une telle position intermédiaire,on peut, par exemple employer comme soupape une bille, et celle- ci peut se déplacer suivant une trajectoire qui monte vers les sièges de soupape, des deux côtés, de part et d'autre de la position moyenne donnant accès aux deux branches de -conduite.
Dans les deux cas la force du ressort ou l'inclinaison de la trajectoire doivent
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être dimensionnées de telle manière que la différence de pression se produisant lors de l'évacuation vainque la force du ressort ou de la pesanteur.
Lorsque la fermeture d'une des branches de conduite, par la soupape placée à la bifurcation , n'est pas com- plète, la soupape peut être réalisée comme au corps cylin- drique avec un trou central. Ce corps cylindrique se déplace, lorsque la succion a lieu, contre un siège de soupape de la conduite de vidange et demeure dans cette position même après l'équilibrage des pressions. Par la succion qui se produit alors lors de la prochaine commu- tation en sens opposé, le corps de soupape cylindrique est attiré contre le siège de soupape de l'autre condui- te , qu'elle ferme alors de même . Dans cette disposition on peut donc renoncer au rappel.
La conformation de l'organe de commande qui, lors de l'ouverture de la même soupape de commutation, provo- que chaque fois l'inversion vers l'autre position de l'organe, utilise une soupape auxiliaire aux deux moitiés de laquelle sont raccordées symétriquement les conduites d'évacuation menant au cylindre moteur et qui reste en position de repos sous la pression de travail. Cette soupape auxiliaire ferme l'une des condui- tes d'évacuation et donne accès à l'autre. Lors de l'ouverture de la soupape de commutation, un piston de commande spécial est mis en position active par ce fait que la soupape de commutation produit l'évacua- tion sur l'une des faces du piston, tandis que sur l'au- tre face continue à agir la pression motrice qui y reste raccordée .
Lors du mouvement du piston de com- mande vers sa position active, un tiroir en coin agissant dans le prolongement de l'axe du piston de commande presse le corps de soupape auxiliaire contre le siège de soupape de la moitié de la boîte dans laquelle il se
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trouve avant l'ouverture de la soupape commutatrice et après qu'ait été atteinte la position active, le piston de commande met la boîte de la soupape auxiliaire en communication avec l'échappement Par la boîte de cette soupape auxiliaire se fait donc maintenant aussi la vidange de la conduite qui y est raccordée, tandis que l'autre reste fermée. Ceci détermine le mouvement de va-et-vient du piston moteur.
Après fermeture de la soupape commutatrice, le piston de commande retour- ne dans sa position de repos, ce qui s'obtient par exem- ple par le fait que, également au moyen d'une conduite d'amenée étranglée, qui est prévue dans le piston lui- même ou par une dérivation spéciale, l'autre face du piston, soumise à évacuation jusqu'alors, reçoit la pression motrice . Ainsi se-trouve fermé l'échappement évacuateur de la boîte de la soupape, et la soupape auxiliaire, de nouveau libre de se mouvoir dans la boîte après le retrait du tiroir en coin, se rend dans l'autre moitié de la boîte sous l'effet de la pression motrice active de la conduite d'évacuation fermée jusqu'à pré- sent, puisque la pression motrice dans la boîte ne se rétablit à sa valeur totale que petit à petit.
La sou- pape auxiliaire doit naturellement être guidée de telle manière qu'elle n'ait pas un mouvement répété de va- et-vient, mais reste dans sa position finale dans l'au- tre moitié de la boîte . Si maintenant on actionne de nouveau la soupape commutatrice, le piston de commande dirige de nouveau, au moyen du tiroir encoin, la soupape auxiliaire contre l'autre siège de soupape, de telle sorte que soit évacuée maintenant la conduite menant à l'autre face du piston moteur et que soit provoqué le processus d'inversion opposé .
Le processus de commutation peut aussi être réalisé
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de telle façon que la dite soupape de commande soit raccordée , non à la pression motrice, mais à un conduit d'échappement, et que la soupape auxiliaire donne lieu,' non à l'évacuation, mais à la mise sous pression de l'une des conduites menant aux deux faces du piston mo- teur, lesquelles, dans l'état de repos actuel, ne sont ni l'une ni l'autre sous la pression motrice . La réalisa- tion de ce mode de commutation sera expliqué plus en détail en se référant aux dessins ci-annexés.
Sur les dessins :
Fig. 1 représente à sa partie inférieure (Fig. la) le piston moteur avec soupape battante, à la partie supé- rieure (Fig. lb) le piston de commande avec soupape auxi- liaire pour l'actionnement de l'organe au moyen d'une seule soupape commutatrice .
Fig. 2 représente le piston moteur avec soupape bat- tante en position de commutation intermédiaire d'un pis- ton de commande.
Fig. 3a, 3b et 3c représentent diverses formes de réalisation de la soupape battante.
Fig- 4a et 4b représentent différentes formes de réa- lisation de la soupape auxiliaire , tandis que
Fig. 5 montre une disposition d'ensemble correspondant aux Fig. la et lb , dans laquelle l'inversion se fait non par évacuation mais par mise sous pression des condui- tes menant au piston moteur.
Fig. 5a représente une autre forme de réalisation d'une soupape battante convenant à la disposition sui- vant fig. 5.
Dans la disposition suivant la fig. la, dans le cy- lindre moteur 1 se trouve le piston moteur 2, dont la tige de piston 3 déplace l'organe moteur. Tandis que dans la chambre de travail 4 la pression agit sur toute la sur- face du piston, dans la chambre de travail 5 la section
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du piston est réduite de celle de la tige de piston 3.
Après égalisation des pressions, il y a donc tendance au déplacement du piston moteur et avec lui de l'orga- ne, vers la position finale qui correspond à un accrois- sement de la chambre 4. Ceci est désirable pour beaucoup d'organes, par exemple pour ceux qui ouvrent les portes. du vent. Si les deux positions finales doivent jouer éga- lement,comme c'est le cas par exemple dans les dispositif: d'inversion d'aiguilles des voies de raines en fond , on emploie avantageusement un piston "volant" et la timone- rie d'inversion est commandée par une tige reliant les deux pistons.
A la chambre de travail 5 est reliée la conduite 10, et à la chambre de travail 4, la conduite 11. A la conduite 10 s'embranche la conduite 12 menant à la soupape d'évacuation 14, et à la conduite 11 s'embran- pe che la conduite 13 menant à la soupa/d'évacuation 15.
La conduite 18 raccordée à la conduite 13 et la conduite 19 reliée à la conduite 11 débouchent symétriquement dans la boîte 6 à laquelle est raccordée la conduite 7 se trouvant en permanence sous la pression motrice.
Dans la boîte 6 se trouve un corps de soupape se dé- plaçant librement, par exemple une bille 16 disposée de telle manière qu'elle peut fermer soit la conduite 18 soit la conduite 19.
Si l'on suppose d'abord que les parties représen- tées à la Fig. lb sont absentes et que les conduites 10 et 11 sont fermées là où elles sont représentées comme interrompues sur le dessin, c'est-à-dire au-dessus des branchements des conduites 12 et 13, on a le mode de fonctionnement suivant pour le dispositif représenté à la Fig. la: on suppose actionnée la soupape 14.De ce fait l'espace 5 est évacué par les conduites 12 et 10; en même temps la dépression agit dans la boite 6
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par l'intermédiaire de la conduite 18. La bille 16 qui se trouve dans celle-ci est pressée de ce fait en- tre le siège de soupape fermant la conduite et l'air comprimé s'écoule de la conduite 7, en empruntant les conduites 19 et 11, jusque dans la chambre de travail 4, produisant la rentrée du piston 2.
Par la mise en action de la poupape d'évacuation 15, la chambre de travail 4 se vide par les conduites 13 et 11 ; la dépression dans la conduite 19, la bille 16 est pressée qu'il referme contre le siège de soupape,/(disposition correspondant à celle de la Figure) et l'air comprime- s'échappe de la conduite 7, en passant par les conduites 18 et 10,
2 dans la chambre de travail 5 et amené le piston dans la position finale représentée à la Fig. la.
Dans l'agencement suivant la Fig. 2, où les mêmes objets sont désignés par les mêmes signes de référence, entre les soupapes battantes (6,16) et le piston moteur se trouve encore un piston volant intermédiaire spécial 8 dans la boîte 7. Aux extrémités de la chambre 7 dé- bouchent les conduites 10 et 11. Au milieu,on a prévu un conduit d'échappement 9. Les conduites 20 et 21 mènent aux chambres 3 et 4 du piston moteur 2. Le mode de fonctionnement est le suivant :
Si l'on actionne la soupape d'évacuation 14, la chambre de travail de gauche du piston intermédiaire 8 se vide par les conduites 12 et 10 et la pression inférieure dans la conduite 18 amène la bille 16 de la boîte 6 dans la position de gauche montrée à la Fig. 2.
L'air comprimé s'échappe de la conduite 7 par les conduites 19 et 11 dans la chambre de travail de droite de la boîte 7 et déplace le piston auxiliaire 8 vers la gauche . Dans cette position la chambre de travail 5 du piston moteur est raccordée par la conduite
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20 et par l'espace de trouvant entre les deux pistons dans la boîte 7, à l'échappement 9. La chambre de travail 4 reçoit la pression motrice par la chambre du cylindre 7 qui se trouve à droite du piston volant 8 et la conduite 21, et le piston moteur 2 fait l'inversion.
Pour produire la fermeture alternée des branches de conduite 18 et 19, la soupape battante disposée au point de bifurcation peut, par exemple être conformée ce comme la bille 16 de la Fig. 3a, qui suit la trajectoire 27 montant de part et d'autre . Les deux conduites 18 et 19 forment à leurs embouchures dans la boîte 6 les sièges de soupape 28 et 30. S'il se produit une dépres- sion notable dans la conduite 18, la bille 16 est pressée à l'encontre de la pesanteur le long de la trajec toire 27, contre le siège de soupape 28, de telle sorte que la conduite 19 est rendue libre et peut jouer son rôle dans le processus d'inversion.
Dans l'agencement de la Fig. 3b la soupape est conformée en plateau 31 et glisse par la tige 32- dans des guides 33 qui sont disposés dans la boîte de soupa- pe . Les ressorts 34 et 35 maintiennent le disque 31 dans la position moyenne représentée sur la Fig. 3b, lorsqu'il y a pression égale dans les conduites 18 et 19. Si l'on actionne la soupape d'évaluation et qu'il en résulte une dépression dans la conduite 18, le disque 31 est déplacé vers la gauche et se place avec un bord contre les surfaces obliques 36 de la conduite 18.
Lorsque le processus d'inversion est terminé et que la dépression cesse, le disque 31 est ramené dans sa position moyenne sous l'action des ressorts. En ac- tionnant la soupape d'évacuation 15 et par suite de la dépression qui en résulte dans la conduite 19, le disque 31 se déplace vers la droite, son bord se place -cintre la soupape oblique 37, fermant de ce fait la conduite 'il
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19. Pour réaliser l'équilibrage des pressions après la fin de l'opération, il y a un petit orifice dans le plateau 31.
Une autre forme de réalisation de la soupape au point de bifurcation est représentée par la fig.3c.
Ici la boîte de soupape 38 alésée cylindriquement a des sièges de soupape qui se font face exactement auxquels se raccordent les conduites 18 et 19. Dans la section à'élargissant d'elle-même, face aux conduites 18 et 19, de cette boîte 38, peut se déplacer le tiroir cylindrique 39 dont l'ouverture axiale 40 permet encore même en position de fermeture le passage d'une petite quantité d'air. On admettra que le tiroir 39 , qui, est avantageusement réalisé avec des évidements annu- laires 41, ne trouve dans la position représentée à la Fig. 3c. Si maintenant on produit l'évacuation par 11, une forte succion prend naissance dans la con- duite 18, que suit le tiroir 39, qui vient de ce fait frapper le siège de'soupape de gauche.
Jusqu'à concurrence de la petite quantité d'air s'écoulant par l'ouverture centrale 40, l'air se précipite sans être étranglé dans la conduite 19 et produit l'in- version désirée. Après que celle-ci a eu lieu, un équi- librage des pressions se produit, mais la soupape res- te contre le siège de soupape de gauche . Si l'évacua- tion se produit par 15, il naît une dépression dans le tube 19 et le tiroir 39 retourne dans la position représentée à la Fig. 3c, fermant alors la conduite 19; la conduite 18 donne libre passage à l'air com- primé.
Que l'on se reporte à présent à l'agencement de commutation de la Fig. 1b, et que l'on suppose que n'existent pas les interruptions représentées à l'ex- trémité supérieure des conduites 10 et 11, de telle sorte que ces conduites vont dans les conduite 22 et -11-
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23, qui sont raccordées symétriquement à la boîte 24, dans laquelle se trouve un corps de soupape mobile qui est repré- senté par la bille 25. Cette boîte 24 est en communication par la conduite 29 avec l'échappement 26, qui toutefois ne devient actif que lorsque le piston 42 passe de la posi- tion de repos représentée à la position active plus basse représentée en pointillés.
Le piston'42 se déplace dans un cylindre 43 et est réuni par une tige de piston 44 à un autre piston 45, qui se déplace dans le cylindre plus large 46. L'espace annulaire entre les deux pistons est constamment sous pression par la conduite 47. La partie large suivante du cylindre 46 peut être raccordée par la conduite 4 à la soupape comrnutatrice proprement dite, soupape d'évacuation 49. Les conduites 47 et 48 sont en communication par la con- duite 50 qu'étrangle une vis à pointeau 51.
Si l'on actionne la soupape commutatrice 49, la partie inférieure du cylindre 46 est évacuée, les pistons 42 et 45 se déplacent vers le bas dans la disposition suivant la Fig.1b, et un tiroir en coin lié axialement au piston 45 Presse le corps de soupape auxiliaire (la bille 25) contre le siège de soupape dans la moitié de boîte ou ce corps de soupape auxi- liaire mobile se trouvait auparavant. Dans la disposition fi- gurée le tiroir en coin 52 pousse la bille 25 vers la droite et ferme ainsi la conduite 23 et 11. Lorsque les pistons de commande 42 et 45 ont atteint leur position la plus basse, la boîte est évacuée par la conduite 29. Il se produit donc aussi une dépression dans les conduites 22 et 10 ainsi que dans la conduite 18. La dépression dans la conduite le a pour effet que la soupape battante ferme cette conduite.
La bille 16 va, dans la boîte 6, vers la gauche. De la conduite 7 qui se trouve toujours sous la pression motrice, l'air comprimé va par la conduite 19 dans la conduite 11 fermée par la soupape 25 et remplit la chambre de travail 4, ce qui provoque
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le déplacement du piston 2.
Si la soupape commutatrice 49 retourne dans sa posi- tion de fermeture, la pression renonte peu à peu dans la partie inférieure dans la chambre du cylindre 46, tandis que de l'air s'écoule peu à peu par la conduite 50, et à cause de la section du piston 45 supérieure à celle du pis- ton 42, ces deux pistons se soulèvent. ceci ferme l'é- chappement 26. Après l'élévation du tiroir en coin 52, la pression motrice encore efîective dans la conduite 22 détache la bille 25 de son siège et la pousse dans la moi- tié de gauche de la boîte 24. Lors de la prochaine mise en action de la soupape commutatrice 49, la bille 25 se trouve donc dans une position telle qu'elle se trouve pressée contre le siège de soupape de la conduite 22.
Par l'ouverture de l'échappement 26)les conduites 23 et 11 sont évacuées à présent, la bille 16 retourne dans la position, où elle est représentée à la Fig. 1, et l'air comprimé passe de la conduite 7, en empruntant les condui- tes 18 et 10, dans la chambre de travail 5, de telle sor- te que le piston 2 retourne dans la position finale re- présentée à la Fig. la.
Sur la Fig. La¯ le corps de soupape auxiliaire est réalisé sous forme d'un cylindre à arêtes arrondies , et à la Fig. 4b, sous forme d'un disque aplati 54 qui est guidé par la tige 55 à double développement, dans les manchons 56.
Sur la Fig' 5, la commande du processus de commuta- tion a lieu, non par évacuation , mais par mise sous pression . Les parties employées sont les mêmes, pour autant qu'elles soient désignées par les mêmes signes de référence Un piston différentiel (42, 45) pousse le ti- roir de commande 52 dans la boîte 24 de la soupape auxi- liaire. Le corps de soupape auxiliaire est maintenant conformé en cône double 58. La soupape auxiliaire a pour
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tâche de mettre sous pression motrice la conduite 22 ou la conduite 23, l'une de ces conduites étant ouverte et l'autre fermée . Après abaissement du piston différen- tiel (42, 45) la conduite 29 est reliée à la conduite 47, et met ainsi sous pression motrice la boîte 24 après descente du piston différentiel.
La soupape battante qui est de nouveau désignée par 16 et qui se déplace dans la boîte 6, est raccordée non à la pression motrice,mais à un conduit d'échappement 57. L'espace annulaire entre les pistons 42 et 45 reste continuellement en communication avec l'échappement 56.
Alors que sur la Fig.5 la soupape battante est conformée comme un cylindre creux reliant les deux plateaux de soupape, elle consiste, suivant la Fig. 5a, en deux billes 16a et 16b qui peuvent se déplacer dans les deux chambres 58, dont l'espace annulaire de liaison est relié à l'échappement 57.
REVENDICATIONS
1. Dispositif actionné par l'air comprimé, au moyen duquel un organe peut être mis dans une position finale ou dans une autre, au moyen d'un piston moteur,par l'éva- cuation de l'une ou de l'autre de deux conduites d'évacua- tion correspondant aux deux positions finales ,caractéri- sé en ce que les conduites d'évacuations débouchent dans les deux chambres de pression d'un cylindre moteur et en ce que ces chambres sont raccordées symétriquement par d'autres conduites à une soupape battante qui sert à l'admission de l'air comprimé et qui ferme du côté de laconduite évacuée.