Installation de commande à fluide sous pression. La présente invention, due à M. Pierre Audemar, concerne une installation de com mande à fluide sous pression, par exemple hydraulique ou pneumatique.
On sait que la grande difficulté pour réa liser des asservissements exacts réside dans le temps mort entre l'admission et l'échappe ment, ce temps mort étant provoqué par le jeu ou le recouvrement nécessaires, respective ment, dans le cas de clapets et de tiroirs.
La présente invention a pour but de sup primer ces inconvénients et de permettre une transmission absolument fidèle d'un déplace ment de l'organe de commande à l'organe à commander, sans aucune possibilité d'erreur ni de retard et ceci d'une façon excessivement simple.
L'installation de commande à fluide sous pression suivant l'invention est caractérisée en ce qu'un distributeur agencé entre la source du fluide sous pression et le dispositif à com mander, d'une part, et une conduite d'échap pement, d'autre part, est constitué par un corps dans lequel sont prévus deux clapets agencés de telle manière que chaque clapet ne peut être ouvert que lorsque l'autre clapet est appliqué sur son siège et par au moins un organe mobile déterminant par son déplace ment le clapet à ouvrir.
Suivant une forme d'exécution préférée, le distributeur est constitué par un cylindre ou vert à l'une de ses extrémités et par un piston plongeur comportant un alésage communi- quant avec une chambre annulaire reliée à la conduite d'échappement, le bord inférieur de ce piston constituant le siège mobile du deuxième clapet, le siège du premier clapet étant constitué par une ouverture circulaire disposée dans l'axe du cylindre et pratiquée dans une paroi située au voisinage de l'extré mité fermée du cylindre et formant une cham bre reliée à la source du fluide sous pression, le départ vers les organes d'utilisation étant situé entre les deux sièges et les parties mo biles des deux clapets étant solidarisées entre elles par une tige rigide;
le piston formant le siège du deuxième clapet peut recevoir à l'aide de tout dispositif de commande appro prié des déplacements désirés dans les deux sens, de telle sorte qu'il suffit de déplacer le piston dans le sens d'enfoncement pour sou lever le premier clapet de son siège, ce qui met en communication la source du fluide sous pression avec les organes d'utilisation, tandis que, pour mettre ces organes à l'échappement, il suffit de déplacer le piston dans le sens opposé pour que, simultanément, l'admission soit fermée et l'échappement soit ouvert.
Suivant une autre forme de réalisation du distributeur du type à alésage cylindrique, les, organes mobiles des deux clapets, au lien d'être reliés par une tige formant un tout avec les deux éléments mobiles précités, sont solidari sés par deux actions élastiques antagonistes qui sollicitent les deux éléments mobiles des , clapets l'un vers l'autre, leur écartement cons- tant étant assuré par une tige formant organe d'espacement. Avec une telle disposition, la liaison positive entre les deux éléments se trouve assurée d'une manière quelque peu différente.
Enfin, suivant encore une autre forme de réalisation du distributeur, les deux clapets, au lieu d'être disposés en alignement, sont placés suivant deux axes parallèles symétri ques par rapport à un troisième, suivant le quel est disposée une tige coulissante de com mande, un passage de communication perpen diculaire aux trois axes précités étant prévu dans le corps de l'appareil et recevant un axe articulé à la tige de commande et prenant appui directement ou indirectement sur les éléments mobiles des deux clapets, de manière à assurer l'ouverture de chacun des clapets par la poussée de l'autre contre son siège.
L'installation peut comprendre un vérin différentiel asservi, un distributeur du type précité, une source d'énergie hydrauliqueh -un réservoir de liquide et des moyens de liaison entre le vérin et le distributeur destinés à transmettre à ce dernier un déplacement de l'organe mobile du vérin. Le distributeur peut être incorporé dans le corps même d'un vérin hydraulique à action différentielle.
Suivant ime forme de réalisation de l'ins tallation de commande, l'organe asservi est constitué par un moteur hydraulique, l'élé ment mobile du distributeur contrôlant l'ali mentation de ce moteur et étant lié mécanique ment avec le rotor du moteur, de manière à créer l'asservissement désiré.
Suivant une forme d'exécution préférée de ce système d'asservissement, le moteur hy draulique est alimenté soles pression constante sur un de ses côtés, tandis que l'autre côté D peut être mis soit à l'échappement, soit à une pression supérieure à la pression constante précitée, de manière à réaliser ainsi, suivant la position de l'organe mobile du distributeur,
la rotation du moteur dans l'un ou l'autre sens s d'un angle strictement égal ou dans un rap port strictement déterminé à l'angle de rota tion de la manivelle qui commande le dépla cement de l'organe mobile du distributeur. Suivant une forme de construction préfé rée, la pression constante alimentant le mo teur hydraulique sur un de ses côtés est égale à la moitié de la pression à laquelle est suscep tible d'être mis l'autre côté du moteur, le fluide étant fourni, par exemple, par un accu inulateur de pression qui alimente directement le distributeur et, par l'intermédiaire d'tui détendeur, le moteur hydraulique.
Suivant une variante, l'installation préci tée est complétée par un autre distributeur permettant de mettre hors circuit le distribu teur et commander le moteur hydraulique di rectement dans un sens ou dans l'autre en mettant l'un des côtés du moteur directement en communication avec la pression de l'accu mWateur ou avec la décharge.
Plusieurs formes d'exécution de l'installa tion de commande suivant l'invention sont représentées, à titre d'exemple, au dessin annexé.
Sur ce dessin La fig. 1 est le schéma d'une installation de commande hydraulique comportant un vé rin hydraulique asservi ati distributeur.
La fig. 2 montre une forme d'exécution d'un distributeur.
La fig. 3 montre un vérin hydraulique dans le corps duquel est incorporé le distribu teur.
La fig. 4 est une vue schématique d'une antre forme d'exécution de l'installation sui vant l'invention.
Les fig. 5 et 5u montrent l'un des organes de l'installation de la fig. 4 dans deux posi tions différentes.
La fig. 6 montre un détendeur applicable dans l'installation suivant l'invention.
La fig. 7 montre un distributeur de cons truction différente.
La fig. 8 est une coupe axiale d'un distri buteur suivant encore une autre forme d'exé cution.
La fig. 9 est une vue en plan de ce distri buteur, et la fig. 10 est une coupe axiale partielle dti distributeur de la fig. 8 faite à angle droit pai rapport à celle de cette fig. 8. En se référant d'abord à la fig. 1, on voit en 16 un vérin hydraulique à action différen tielle et en 20 un distributeur, auquel est asservi le vérin 16.
On voit en 17, le piston du vérin et en 18, sa tige. L'installation comporte, en outre, une pompe 22, un accumulateur d'énergie 15 et un réservoir de liquide 21.
Pour déterminer un déplacement d'une amplitude déterminée à la tige 1.8 du vérin, il suffit d'agir sur le levier 23 articulé, d'une part, à l'extrémité de l'organe de com mande mobile 20a du distributeur et., d'autre part, au prolongement 19 de la tige 18 du vérin. Si, par exemple, on veut déplacer la tige 18 vers le haut, on agit sur le levier 23, de manière à faire pivoter son extrémité de droite de haut en bas autour de son extrémité de gauche articulée à la tige du vérin. De cette manière, l'extrémité supérieure du vérin 16 est mise à l'échappement, de telle sorte que le piston 1.7, sous l'action de la pression qui règne constamment dans la partie inférieure du vérin, se déplace vers le haut.
Le déplace ment du piston déplace le point d'articulation du levier 23 au vérin de bas en haut. Ce dé placement fait remonter la tige 20a, de telle sorte que le distributeur ferme l'échappement au bout de cette course. On réalise ainsi un asservissement absolument parfait du vérin au distributeur.
De même, si on veut déplacer la tige 18 du vérin de haut en bas, on agit sur le levier 23 de bas en haut, ce qui met l'extrémité supé rieure du vérin 16 en communication avec la source d'énergie. Grâce à la différence des deux surfaces du piston 17, celui-ci se déplace de haut en bas et ramène ainsi automatique ment l'organe mobile 20a dans la position de départ.
Sur la fis. 2, on a représenté une forme d'exécution du distributeur. Dans l'exemple de la fis. 2 on voit en 1 le corps du distributeur et en 3 le piston portant le siège 2 du clapet d'évacuation constitué, dans cet exemple, par un organe tronconique 25 prolongé par une tige creuse vissée dans une deuxième pièce 26 dont l'extrémité à bord tronconique forme, en combinaison avec le siège fixe 5, le clapet d'admission. Dans l'extrémité fermée du cy lindre, constitué par deux parties rapportées lb et 31, on a ménagé un logement cylindri que communiquant par un passage 27 percé dans la tige du clapet 25 avec l'alésage 6 du piston 3 et, par conséquent, avec l'échappe ment.
De cette manière, il règne au-dessus du clapet d'admission la même pression que dans la conduite d'échappement. En outre, grâce à la, forme des clapets 25 et 26, ainsi qu'à la forme de l'extrémité du piston 3, les pressions qui règnent dans les conduits 10 et 12 n'ont aucune action sur les organes mo biles, du fait que les surfaces sur lesquelles ces pressions agissent dans un sens sont égales aux surf aees sur lesquelles elles agissent en sens opposé. Il doit être bien entendu que, si on désire avoir un certain effort à surmonter lorsqu'on agit sur le distributeur dans un sens, dans l'autre ou même dans les deux, on peut modifier de la façon désirée les diverses surfaces sur lesquelles agissent ces pressions. On peut ainsi, par exemple, réaliser un multi plicateur d'efforts.
On peut également réaliser ainsi un verrouillage hydraulique. Le ressort 24 assure l'étanchéité en combinaison avec une rondelle en caoutchouc. Le ressort 30 assure le maintien du clapet 26 sur son siège.
Sur la fig. 3, on a représenté un vérin hy draulique à action différentielle dans le corps duquel est incorporé le distributeur. Le corps du vérin est représenté en 38. Le piston du vérin, formant en même temps le corps du distributeur, est représenté en 1 et le piston du distributeur est représenté en 3. On voit en 40 la garniture d'étanchéité prévue entre le piston. 1 et le cylindre 38 du vérin et en 35 une garniture maintenue en place par une bague filetée 36 et assurant l'étanchéité en bout du cylindre du vérin fermé par un eha- peau 38b.
On voit en 38a le chapeau fileté fermant l'autre extrémité du cylindre 38 et en 41. la garniture d'étanchéité prévue à cette extrémité du cylindre. L'admission du fluide sous pression s'effectue par l'orifice 10 d'où ce fluide, passant par l'intérieur creux de l'extrémité 1a, 1b du piston 1 et, par des pas sages axiaux prévus entre le corps du piston 1 et la pièce 31 placée à l'intérieur de ce corps, arrive au clapet d'admission 26. La chambre située entre les deux clapets 25 et 26 commu nique avec l'intérieur du cylindre par des pas sages 39. L'échappement s'effectue par l'alé sage 6 de la tige 3, par le passage 33 et le conduit 9.
Le fonctionnement du dispositif est facile à. comprendre: En supposant qu'on veut dé placer le piston 1, la, lb de haut en bas (fig. 3), on pousse sur l'extrémité 34 de la tige 3 également de haut en bas. Le clapet 26 s'ouvre et la pression arrivant dans le vé rin par le conduit 10 est admise par les pas sages 39 dans le corps du vérin. Cette pres sion agissant sur une surface supérieure à celle sur laquelle agit en sens opposé la pres sion arrivant en 10, provoque un déplacement du piston 1 de haut en bas.
Toutefois, ce dé placement, ayant pour effet de déterminer un déplacement relatif entre les organes 3 et 1, s'arrête aussitôt que la pièce 1 est déplacée par rapport à la pièce 38 de la même distance que celle de laquelle on a déplacé la pièce 3 par rapport à la pièce 1.
De même, pour déterminer un déplacement du piston 1, la, 1b de bas en haut, il suffit de déplacer de bas en haut le piston 3 du dis tributeur pour mettre l'intérieur du vérin en communication avec la conduite d'évacuation 9 par les passages 39, l'intérieur de la cham bre située entre les deux clapets, l'alésage 6 et l'orifice 33. La pression, agissant de bas en haut sur la face inférieure de l'équipage mo bile, détermine alors un déplacement du pis ton 1 de bas en haut et ceci de la même dis tance que celle du déplacement du piston 3 du distributeur par rapport au piston 1 for mant corps du distributeur.
En se référant à la fig. 4, on voit en 101 le distributeur et en 100 l'organe mobile de celui-ci. L'organe asservi est constitué dans cet exemple par un moteur<I>111.</I> On voit en Ac un accumulateur de pression constituant la source de fluide sous pression désirée, une pompe P étant susceptible de maintenir la pression désirée dans l'accumulateur.
On voit en R le réservoir de liquide. Enfin, on voit en 111 un détendeur agencé de manière à réduire de moitié la pression sous laquelle le liquide est amené, sur l'un des côtés, au moteur hy draulique<B>IX</B> Le fonctionnement du système d'asservis sement est facile à comprendre:
En supposant qu'on veut faire tourner le moteur I11 dans le sens des aiguilles d'une montre d'un angle déterminé, on fait tourner la manivelle 110 portée par un arbre 107, monté dans des paliers 106 et portant une vis sans fin<B>108,</B> également dans le sens des ai- guilles d'une montre. Le moteur étant arrêté, la couronne 109, solidaire du rotor, est immo bile, de telle sorte que la tige 107 reçoit un déplacement de la droite vers la gauche.
Cette tige 107 étant reliée à l'organe mobile 100 du distributeur 101 au moyen du dispositif, de manière à pouvoir tourner sans coulisser par rapport à ce dernier, détermine un déplace ment semblable dudit organe, ce qui a pour effet d'ouvrir le clapet 91 et d'admettre le liquide sous pression arrivant de -l'accumula teur par la conduite 102 dans la conduite 103 reliée au moteur hydraulique 111. Cette admis sion a pour effet de faire tourner le moteur dans le sens des aiguilles d'une montre, ce qui entraîne à son tour la rotation de la couronne 1.09 et détermine un déplacement de l'élément mobile 100 du distributeur 101 exactement semblable, mais de sens opposé à celui qui vient d'être effectué, ayant pour effet de re fermer le clapet 91.
De même, si on veut faire tourner le moteur dans le sens opposé à celui des aiguilles d'une montre;, il suffit de faire tourner la manivelle dans le sens opposé pour provoquer l'ouverture du clapet 93 qui déter mine la mise à l'échappement du côté gauche du moteur AI par la communication qui s'établit entre le moteur et le réservoir R par l'intermé diaire des conduites 103 et 1.04. Dans ce cas en core, la rotation du moteur entraîne, par la cou ronne 109 et la vis sans fin 108, un déplace ment correspondant de l'élément mobile 100 du distributeur.
On voit donc qu'on arrive ainsi à réaliser un asservissement absolument fidèle du moteur ?1h, chaque déplacement même infinitésimal, de la manivelle<B>110</B> déter minant strictement le même déplacement du moteur JT, celui-ci pouvant donc recevoir un mouvement de rotation dans l'un ou l'autre sens de toute somme voulue de déplacements partiels.
Il va de soi que la pression constante ali mentant le côté droit du moteur 1I peut être fournie par toute source appropriée. Toute fois, suivant une forme d'exécution préférée d'asservissement, cette source est constituée par un détendeur réduisant de moitié la pres sion fournie par l'accumulateur, de telle sorte que le système ne nécessite qu'un seul accu mulateur.
Le détendeur représenté en 111 sur la fig. 4 et plus en détail sur la, fig. 6, est cons titué par un corps cylindrique 52 dans lequel peut coulisser un piston 53. Un deuxième pis ton 50 coulisse dans une partie de section moitié de l'alésage du corps 52, un ressort 51. étant interposé entre les deux organes. Par ailleurs, le corps 52 comporte deux gorges annulaires, respectivement 54 et 56, tandis que le piston est percé d'orifices radiaux 55. La gorge 54 est alimentée en 102c par le fluide sous pression, fourni, par exemple, par l'accu mulateur Ac, la même pression alimentant en 102b la partie supérieure du corps 52 au- dessus du piston 50.
La gorge 56 est mise en communication avec l'échappement ainsi qu'on le voit en 104b. Enfin, un orifice 103b, percé dans le fond 57 du corps 52, communique avec le côté droit du moteur. La surface S. du piston 53 étant égale à deux fois la surface S, du piston 50, la pression qui s'établit au-des sus du piston 53 sera maintenue automatique ment à la valeur 2 , P étant la pression d'ali mentation. En effet, si la pression au-dessous du piston augmente, celui-ci monte et ferme les orifices d'admission et ouvre les orifices d'échappement, de telle sorte que le piston se trouve maintenu constamment dans la posi tion qui assure le maintien de la pression à la valeur précitée.
Sur la fig. 4, on a représenté, en plus, un dispositif qui peut être,, si on le désire, ad joint au système d'asservissement. représenté et qui permet de faire tourner le moteur 31 sans passer par le distributeur 101. Ce dis positif est constitué par un deuxième distri buteur permettant soit de mettre en circuit le distributeur 101, soit d'alimenter directement le côté gauche du moteur en fluide sous pres sion, soit enfin de mettre ce côté du moteur directement à l'échappement. Ce deuxième distributeur peut être de toute construction désirée.
Sur les fig. 4, 5 et 5a, on a repré senté d'une façon schématique un distributeur cylindrique 113 dont l'élément mobile 114 est commandé par une poignée 112 et permet de mettre en communication soit les conduites <B>116</B> et 117 par l'intermédiaire de la partie en creux<B>115,</B> tout en mettant en communication les conduites 121 et 122 par l'intermédiaire clé la dépression 120 (voir la position de la fig. 4), soit de mettre en communication (voir la position de la fig. 5) les conduites 121 et 119 par l'intermédiaire de la dépression 118, en mettant hors circuit toutes les autres, soit enfin (voir fig. 5a), de mettre en communica tion les conduites 117 et 119,
toujours en met tant hors circuit toutes les autres. Ainsi, dans la position de la fig. 4, la commande du mo teur ne peut être effectuée que par l'intermé diaire du distributeur<B>1.01,</B> réalisant l'asser vissement désiré, tandis que, dans les positions des fig. 5 et 5a respectivement, on supprime, l'asservissement et on réalise l'entraînement du moteur d'une façon continue dans l'un ou dans l'autre sens.
Sur la fig. 7, on a représenté une autre forme d'exécution du distributeur. Sur cette , figure on voit en 60 le corps du distributeur et en 67 et 68 les deux clapets de celui-ci. Le fluide sous pression arrive en 102a, l'échappe ment s'effectuant en 1.04a. Le circuit d'utili sation est branché en 103a. La commande est réalisée au moyen d'une tige 61. coulissant dans un alésage pratiqué dans le corps 60 du distributeur. Un passage 58 est disposé per pendiculairement à la tige 61. Dans ce passage est disposée une tringle 72 articulée en 73 à la tige 61.
Un conduit 71 amène la pression au-dessous d'un piston plongeur 69 appliqué par un ressort 70 contre l'extrémité de la tringle 72, ce piston avant la même section que celle du siège du clapet 67, de manière à réaliser un équilibre de pressions. De même, la pression qui règne dans le passage 58 agit, d'une part, en passant par le conduit 59, sur le clapet 68 et, d'autre part, sur un élément tubulaire 65 de même dia mètre que celui du siège du clapet 68, monté,, par exemple, par l'intermédiaire d'un man chon 66, dans l'axe du clapet 68 et recevant un piston plongeur 74 s'engageant dans un oeil 64 de la tringle 72 et maintenu en place par une rondelle 63 de même diamètre que celui du manchon 65,
la bille 68 du clapet étant appliquée contre son siège par l'inter médiaire d'un ressort 62. On voit donc que les deux clapets se trouvent équilibrés.
Pour ouvrir l'un des clapets, il suffit de déplacer la tige 61 dans un sens ou dans l'autre. A ce moment, l'une des extrémités de la tringle 72 prend appui sur l'in des clapets et détermine l'ouverture de l'autre. En sup posant qu'on veuille mettre le circuit d'utili sation en pression, on déplace la tige 61 de haut en bas. A ce moment, l'extrémité de droite de la tringle 72 prend appui par l'in termédiaire du manchon 65 sur la bille 68 en l'appliquant fortement contre son siège, tan dis que l'extrémité de gauche de la tringle descend et permet à la pression arrivant en 102a de passer dans le canal 58 et de là, par le canal 59, dans le circuit d'utilisation. Pour mettre le circuit d'utilisation en dépression, on déplace par contre la tige 61 de bas en haut.
A ce moment, l'extrémité de gauche de la tringle 72 s'applique contre la bille 67 et la tringle 72 pivote autour du point d'applica- tion" son extrémité de droite remontant en permettant à la bille 68 d'être soulevée de son siège en mettant l'orifice 103a en communi cation avec l'orifice d'évacuation 104a.
Il est facile de voir qu'un déplacement même infinitésimal de la tige 61 détermine l'ouverture d'un des clapets par la poussée de l'élément mobile de l'autre clapet contre son siège.
Sur les fig. 8 à 10, on a représenté encore une autre forme d'exécution du distributeur. Dans cet exemple, le distributeur est consti tué par un corps cylindrique 83 comportant un alésage axial 92 dans lequel peut coulisser un élément mobile 76-78, susceptible de rece voir un déplacement vers le haut ou vers le bas par l'intermédiaire d'un levier 87 présen tant une partie 86 formant rotule et s'enga geant dans un logement sphérique prévu dans l'organe 7 6-78. L'extrémité 84 de ce levier prend appui sur un pivot 85, contre lequel il est appliqué par une bille 93 soumise à l'ac tion d'un ressort 94.
Dans l'extrémité supé rieure de l'alésage 92 est montée une pièce fixe 79 percée d'un alésage 95, tandis que l'ex trémité supérieure du corps 78 erst percée d'un trou de même section 96. Deux billes 88 et 89, entre lesquelles est interposée une tige 97, forment les éléments mobiles des deux cla pets dont les sièges sont constitués respective ment par un bord de l'alésage 95 de l'élément 79 et par le bord inférieur du passage 96 de la pièce mobile 78. La bille 89 est sollicitée de bas en haut par un ressort 98 et la bille 88 de haut en bas par la pression d'alimenta tion qui agit sur le piston 80. Ainsi, les deux billes se trouvent reliées positivement.
L'équi librage des pressions sur les diverses faces des clapets est réalisé de la manière suivante: Le fluide sous pression, arrivant en 102a passe par le canal 82 au-dessus du piston 80 agis sant sur la bille 88 et au-dessus du piston 77 coulissant dans un alésage 90, de même sec tion que celle des clapets, pratiqué dans une pièce 7 5 fixée à l'extrémité inférieure de l'alé sage 92. Par ailleurs, la pression' d'utilisation 103a est amenée par un conduit 81 au-dessous de l'élément 76. Des dispositifs d'étanchéité appropriés assurent l'étanchéité entre tous les éléments placés à l'intérieur de l'alésage 92 et ce dernier.
Le fonctionnement du dispositif est facile à comprendre: Lorsqu'on déplace le levier 87 de haut en bas, le corps mobile 76-78 et la bille 89 se trouvent entraînés dans ce mouvement la descente de la bille 89 déterminant, grâce à la pression sur le piston 80, le déplacement égal de la bille 88 du cla pet supérieur, ce qui met en communication le conduit d'utilisation 103a avec l'échappe ment 104a.
Par contre, si on déplace le levier 87 de bas en haut, le corps mobile<B>76-78</B> se trouve déplacé dans le même sens, tandis que la bille 89 du clapet inférieur se trouve main tenue en place par la poussée de la bille 88 du clapet supérieur contre son siège, de telle sorte que le conduit d'alimentation 102a est mis en communication avec le conduit d'utili sation 103a.
On voit par les exemples qui viennent d'être décrits en se référant au dessin annexé, que le distributeur peut affecter les formes les plus variées et qu'en particulier la forme et la nature des clapets, leurs dispositions rela tives, la manière de commander l'organe mo bile du distributeur, la manière de relier entre eux les organes mobiles des clapets, etc., peu vent varier dans de larges limites sans s'écar ter pour cela de l'esprit de l'invention.