CH147221A - Dispositif régulateur de vitesse pour cylindres hydrauliques. - Google Patents

Description

Dispositif regulateur de vitesse poar cylindres hydrauliques.

Lorsqu'un cylindre hydrau'lique est uti lis6 pour exercer son effort Sur une r6sis tance variable telle que celle que Von ren contre dans les machines-outils, appareils de levage, etc., i'1 est souvent necessaire de main tenir constante, pour une Pression donnee et mal,gre les variations de la Charge, la vitesse du piston se mouvant 4ans 1e cylindre.

Jusqu'ä present, ce resultat a ete obtenu en emp'loyant, pour alimenter .ce cylindre, des simples Pompes; kette disposition pre sente divers inconvenients: c'est ainsi que, lorsque 1a force agissant Sur 1e piston et qui, ordinairement, conshtue la resistance, agit dans la direction de marche du piston, cette force s'ajoute ä 1'effort moteur, de Sorte que 1a pompe travaille alors en moteur. La r6gu lation devient illusoire si Fan n'a pas recours ä des moyens augmentant les resistances pas sives.

Ce Probleme de r@gulation a ete resolu partiellement, par ailleurs, par 1'.emploi de

Pompes ä rendement constant, en etranglaiit '1'arrivee du fluide sous Pression au cyliii dre, au, ce qui revient au meme, en @t.ran glant la seetion de la i;analisation a.ssurant 1e retour du fluide venant de la cliambre en d4 Charge du cylindre.

0n conrgoit que, Jans ce cas, pour une va leur d'etrangleznent et pour une clifference de Pression donnees, 1'ecoulement du fluide est constant. Par Suite, la vitesse d'avance du piston et du dispositif mii par celui-ei .est egalement constante.

Si 1a resistanoe opposee par 1e dispositif ä mouvoir vient ä varier, il se produit une variation de Pression de la chanibre active (dann 1e Premier cas) ou de la contre-pression dans la chambre de decha.rge (dans 1e deuxieme cas). La. Pression variante tinsi, pour une meme valeur d'etranglement, la vi tesse d'ecoulement du fluide par ledit etran glement varie de meme et, par Suite, la vi tesse d'avance du piston est moclifiee. Cette disposition ne peut convenir dans tous les cas. Or, l'objet de l'invention est un dispositif régulateur satisfaisant. à toutes les conditions.

Ce dispositif régulateur de vitesse pour cylindres hydrauliques permet d'agir sur la vitesse d'admission du fluide dans un cylin dre hydraulique afin d'empêcher des varia tions de vitesse de l'organe mobile du cylin dre qui sont susceptibles de se produire en vue d'obtenir un -déplacement à vitesse pra tiquement constante dudit organe mobile; il est caractérisé en ce qu'il -comporte au moins un étranglement fixe sur l'échappement et un étranglement variable sur l'admission, ce dernier offrant au fluide allant au cylindre une section de passage qui est automatique ment modifiée dès- ,que survient une variation de la vitesse d'avance de la partie mobile du dit cylindre hydraulique en rétablissant ainsi la vitesse d'avance normale déterminée.

Un dispositif permettant d'inverser le sens de marche du piston peut être placé sur le circuit; -ce dispositif d'inversion pourra être constitué par un organe automatique, par exemple par application des moyens dé crits dans le brevet n 146931.

Diverses formes d'exécution du dispositif suivant l'invention sont représentées, à titre d'exemple au dessin annexé: La fig. 1 représente schématiquement une forme simple de ce dispositif régulateur, dis posé pour obtenir une régulation constante lorsque la force à vaincre est dirigée en sens opposé au sens d'avance du piston; La fig. 2 représente le même, modifié pour obtenir une régulation constante, quelle que soit la direction de la force à vaincre, c'est-à-dire que cette force soit -dirigée en sens opposé ou dans le même sens que le sens d'avance du piston.

Dans son principe, le régulateur com prend un noyau 1, mobile dans un logement l' et constamment sous l'action d'un ressort 2. Ce noyau est creusé d'une gorge circulaire, 3, sur laquelle s'ouvre la canalisation 4 venue de la pompe P (ou de toute autre source de fluide sous pression). De cette gorge part la canalisation 5, par laquelle le fluide sous pression arrive dans la chambre active 6, du cylindre C dans lequel se meut le piston Q, l'effort moteur du piston s'exerçant dans le sens de la flèche f. La chambre de décharge 7 du cylindre est reliée par la canalisation d'échappement 8, à une chambre de com mande 9, que le fluide traverse avant de faire retour au réservoir R. Cette chambre est re liée au réservoir par une canalisation 10, sur laquelle est monté l'étranglement 11, dont la section de passage est fixe, mais peut être réglée.

Le fonctionnement du dispositif est le suivant: Le piston Q se déplaçant dans le cylin dre C actionne, par sa tige, le dispositif à mouvoir, dans le sens f. Le cylindre est ali ment6 par la canalisation 5, et le fluide con tenu dans la chambre 7 de ce cylindre fait retour à la pompe et au réservoir par les ca nalisations 8 et 10. La valeur -de la section de l'étranglement fixe 11, ainsi que la force du ressort 2, sont choisies telles que le noyau 1 démasque d'une quantité convenable l'entrée de la canalisation 5 ouverte sur la gorge 3. On conçoit en effet que l'étrangle ment fixe 11 fait régner dans la chambre 9 une pression qui équilibre normalement l'ac tion du ressort 2.

Le fluide s'écoule alors à une vitesse cons- @ante de la pompe P à la canalisation 5, si l'effort résistant que doit vaincre le piston Q ne varie pas.

Si, au contraire, la valeur .de cet effort résistant diminue, 1a vitesse du piston aug mente aussitôt et la vitesse du fluide chassé par la canalisation d'échappement 8 aug mente également. Comme la section de pas sage de l'étranglement 11 est rigoureusement fixe, l'accroissement de vitesse du fluide aura pour résultat d'augmenter -la pression ré gnant en avant de cet étranglement, c'est-à.- dire dans la chambre 9. Cette surpression repousse le noyau 1, contre l'action du res sort 2, de sorte que l'ouverture de la canalisa tion 5 sur la gorge 3 du noyau se trouve progressivement masquée, l'arrivée du fluide dans cette gorge par la .canalisation 4 demeu rant, au contraire, libre, de façon que le noyau ne soit soumis à aucune réaction laté rale due à la pression du fluide. L'admission du fluide sous pression dans le cylindre est ainsi étranglée d'une manière progressive, de sorte que l'effort moteur sur le piston dé croît.

Si, à un certain moment. -de la course du piston, l'effort résistant opposé à celui-ci augmente, la pression dans la chambre 9 di minue, et le noyau 1 se déplace en sens côn- traire démasquant ainsi progressivement l'en trée de la canalisation d'admission 5: l'effort moteur sur le piston augmente.

La position normale du noyau 1 dans son logement peut être réglée en agissant sur une vis 12 contre laquelle prend appui le res sort 2.

On peut. prévoir une valve 13, shuntant l'étranglement fixe 1.1 et permettant, en cas -de besoin, de supprimer l'effet de régulation.

On peut adjoindre à l'ensemble du sys tème régulateur du cylindre un organe 15 assurant l'inversion -du sens de marche de ce cylindre.

Lorsque l'effort moteur sur le piston s'exerce dans le sens f, le fluide sous pression venant de la pompe P est admis dans la cham bre active 6 du cylindre par 'les canalisations 5 et 17, l'échappement s'effectuant par 16 et 8.

Lorsque l'effort moteur s'exerce dans le sens opposé à f, l'admission s'opère par les canalisations 5 et 16 et l'échappement par les canalisations 17 et 8, cette inversion étant produite par manceuvre de l'inverseur 15.

On a vu que pour un étranglement fige 11 donné et pour un réglage -du ressort 2 éga lement donné, on obtient une vitesse qui est fonction de ces deux valeurs.

On pourrait, par conséquent, et sans sor tir du cadre de l'invention, prévoir plusieurs étranglements fixes, dont la mise en circuit, individuellement ou ensemble -donnerait plusieurs vitesses d'avance .ayant .chacune une valeur définie et étant chacune fonction de la section totale -des étranglements que l e fluide devrait franchir pour faire retour au réservoir.

Cette variante est. donnée seulement à ti tre indicatif, car on peut toujours modifi,r la valeur de la vitesse -du piston en modifiant la tension du ressort 2 à l'aide de la vis 1?.

Dans le dispositif qui vient d'être décrit, la vitesse est réglée par l'étranglement de l'admission qui varie de son ouverture maxi mum .à zéro.

On obtient ainsi une vitesse pratique ment constante pour -des valeurs diverses de l'effort que doit vaincre le piston Q se dépla çant, dans l'exemple, dans le sens f.

Mais, dans certains cas, cet effort peut devenir nul et même être dirigé dans le même sens que le déplacement du piston. Il s'ajoute alors à celui du fluide repoussant le piston Q (ce cas se présenterait notamment clans l'application .à une fraiseuse dont la. rotation de la fraise serait dirigée dans le même sens que la progression de la. table).

Dans ce cas, le régulateur, objet .de l'in vention, sera exécuté suivant une forme si milaire à celle représentée sur la fig. 2.

On a vu précédemment que, lorsque le sens des forces à vaincre est dirigé en .sens inverse de f, l'étranglement se produit par la chambre annulaire 3. Si cet effort change de sens, la canalisation 5 arrive à être totale ment obturée et le vide tend à se faire clans la chambre 6; un clapet 18 -est prévu (fi-. 2) qui permet au fluide venant -du réservoir R par la canalisation 19 de pénétrer librement dans la chambre 6. A .ce moment, la régula tion s'obtient par l'effort que doit faire le piston Q (effort duquel se défalque la. valeur de l'effort propre -du travail) pour chasser le fluide de la, chambre 7.

Dans ces conditions, la vitesse peut arri ver à dépasser la valeur qui correspond au réglage du ressort 2, et la pression clans la chambre 9 augmentant, repousse encore plus le noyau 1, ce qui a pour effet de faire in tervenir l'étranglement supplémentaire sur l'échappement. Il est prévu, à -cet effet, une chambre ou seconde gorge annulaire 20 par laquelle 'le fluide d'échappement venu par la canalisa tion 8 doit passer avant d'accéder dans la chambre 9. Le refoulement progressif du noyau 1 a. alors pour effet d'étrangler l'ou verture de la canalisation 21 sur la gorge 20 et l'échappement du fluide refoulé de la chambre 7 vers le réservoir se trouve ainsi freiné. La chambre de commande 9 étant prévue en aval de cet étranglement, -ce der nier prendra une valeur en rapport avec la contre-pression régnant dans la chambre 9 ré glée par le ressort 2. Dans ce cas, le régula teur agit comme un frein.

L'étranglement fixe 11 peut être établi sous des formes diverses; par exemple, cet étranglement pourrait être constitué par un pointeau conique, mobile dans la canalisation, et porté par une tige filetée permettant de régler sa position.

Il peut être aussi constitué (fig. 2) par une capacité fermée 14 dans laquelle sont superposées, sans se toucher, une série de rondelles percées chacune d'un ou plusieurs orifices disposés en chicane d'une rondelle à l'autre. Le fluide arrivant à la base de cet organe doit traverser toute la série des ron delles avant. d'atteindre la .sortie. Ces étran- Oements successifs sont, comme on le voit, établis de telle façon que leurs résistances élémentaires s'ajoutent, ce qui permet d'obte nir une résistance totale suffisante opposée au retour du fluide, bien que la section de passage à travers chaque rondelle puisse être relativement élevée, ces rondelles n'offrant alors aucune difficulté de fabrication et le dispositif diminuant dans une large mesure tout risque d'obstruction.

Les fig. 3, 4 et 5 représentent des perfec tionnement qui donnent au régulateur une action plus progressive et une grande commo dité de réglage.

Ces perfectionnements consistent essen tiellement à pratiquer des rainures de pro fondeur décroissant jusqu'à zéro, sur les par ties des noyaux, ou autres organes mobiles, qui, en cours de fonctionnement, ont pour fonction de masquer et de démasquer alterna tivement les orifices de passage du fluide dans les canalisations.

La fig. 3 est nue vue schématique corres pondant à la fig. 1.

Le noyau 1 est muni d'une rainure héli coïdale 30 de profondeur décroissante (fig. 5) qui, en 0 effleure la surface du noyau 1 et est nulle en ce point.

Le fluide ne peut s'écouler que par cette rainure; sur le boisseau l'on prévoit une ca vité C circulaire d'une hauteur environ égale au pas de la rainure, afin que le fluide ne trouve une issue que dans cette cavité, dans laquelle débouche la, canalisation 5. Lorsque le fonctionnement est normal, les deux ouver tures 5 et 4 sont complètement démasquées; lorsque, par exemple, par suite d'une varia tion clé résistance, le piston du cylindre hy draulique accélère sa course, la surpression créée dans la canalisation 8 .déplace le noyau 1 vers le haut, comme le noyau .est muni d'une rainure hélicoïdale de profondeur dé croissante, le fluide emprunte le chemin de cette rainure et se répand dans la cavité C pour s'écouler par la canalisation 5.

Au fur -et à mesure du déplacement de noyau 1 vers le haut, la résistance au passage du fluide s'accroîtra, le chemin de la rainure étant plus long et d'une section de plus en plus étroite, il y a .donc un ralentissement progressif de la circulation du fluide, ce qui a bien pour effet d'assurer la régulation progressive de la vitesse du piston.

Par ailleurs, pour régler l'étranglement fixe à la valeur convenable, sans avoir re cours à un pointeau, tout en .conservant l'a vantage du système représenté en 14 sur la fig. 2, on utilise une tige cylindrique 11, portant. une rainure périphérique hélicoïdale 31, qui se présente en regard de la canalisa tion 10. La tige 11 comporte une partie fi letée qui permet de la déplacer dans sa gaine, de telle façon que la longueur de la canalisa tion étranglée, offerte au fluide, varie avec la partie active de la rainure 3l. La -cons- truction de l'organe est simple et le réglage s'opère instantanément.

L'application du même moyen pour l'ob tention d'un étranglement progressif peut être faite dans le cas où le régulateur doit pouvoir agir comme frein (fig. 4). Le noyau est, alors pourvu d'une première rainure, 30, agissant comme celle -de la fig. 3, et d'une seconde rainure 32, pratiquée sous la. gorge 20. Cette rainure 32 constitue un étrangle ment supplémentaire qui freine l'échappe ment du fluide par la canalisation 21.

La possibilité d'un réglage immédiat par l'étranglement 11-31 peut dispenser du réglage répété sur le ressort 2, pour faire va rier la vitesse du piston.

Ce ressort peut être réglé une fois pour toutes par le constructeur.

Il importe de remarquer que les rainures hélicoïdales étant établies sur la périphérie du noyau, le fluide sous pression agit sur la circonférence de ce noyau, celui-ci se trou vant ainsi équilibré.

Sans sortir du cadre de l'invention, on pourrait remplacer les rainures par un profil légèrement conique donné au noyau dans sa partie obturante.

Claims (9)

1. REVENDICATION Dispositif régulateur @de vitesse pour cy lindres hydrauliques permettant d'agir sur la vitesse d'admission du fluide dans un cylin dre hydraulique afin d'empêcher des varia tions de vitesse de l'organe mobile du cylin dre qui sont susceptibles de se produire en vue !d.'obtenir un déplacement à vitesse pra tiquement constante dudit organe mobile, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte au moins un étranglement fixe sur l'échappe ment et un étranglement variable sur l'ad mission, ce dernier offrant au fluide allant au cylindre une section de passage qui est auto matiquement modifiée dès que survient une variation de la vitesse d'avance de la partie mobile dudit cylindre hydraulique en réta blissant ainsi la vitesse d'avance normale déterminée. SOUS-REVENDICATIONS 1 Dispositif selon la revendication, caracté risé en ce que l'étranglement sur l'admis sion est provoqué par le déplacement d'un noyau., recevant, sur l'une .de ses faces, une pression constante et sur son autre face la pression qui règne en amont de l'étrangle ment fixe.
2. 2 Dispositif régulateur selon la revendica tion, caractérisé en ce que la pression constante est fournie par l'action d'un ressort à tension réglable pour faire va rier la vitesse.
3. 3 Dispositif régulateur selon la revendica tion, caractérisé en ce que la pression cons tante est fournie par l'action d'un contre poids de valeur réglable pour faire va rier la vitesse.
4. 4 Dispositif régulateur suivant la rev endica.- tion, caractérisé en ce que e.e dispositif peut régler également. la vitesse du piton lorsque le cylindre doit. fonctionner pour freiner une force, un étranglement varia ble supplémentaire étant prévu qui agit sur l'échappement; un clapet relié avec le ré servoir de fluide étant branché sur la ca nalisation d'admission.
5. 5 Dispositif régulateur suivant la revendica tion, caractérisé en ce qu'une gorge circu- Ilaire de régulation est prévue sur le noyau.
6. 6 Dispositif régulateur suivant la revendica tion, caractérisé en ce -que, pour permettre l'inversion du sens de marche du piston. un organe inverseur est placé sur le circuit.
7. 7 Dispositif régulateur suivant. la revendi cation, caractérisé en ce .que dans le circuit sont intercalés plusieurs étranglements fixes dont -la mise en circuit individuelle ment ou ensemble donne plusieurs vitesses d'avance ayant chacune une valeur défi nie.
8. 8 Dispositif régulateur suivant la revendica tion, caractérisé en ce que l'étranglement fixe est constitué par une série -de rondelles superposées sans se toucher dans une car touche fermée, ces rondelles étant percées chacune au moins d'un orifice disposé en chicane .d'une rondelle à l'autre.
9. 9 Dispositif régulateur suivant la revendica tion, caractérisé en ce que des rainures hé licoïdales de profondeur décroissant jusqu'à zéro sont pratiquées sur les parties des noyaux qui, en cours de fonctionnement, masquent ou démasquent alternativement les, orifices de passage du fluide dans les canalisations, de façon à faire varier d'une manière très progressive la valeur de l'c- trangl.ement offert à la circulation du fluide.