EP0130890A1 - Vérin multiplicateur de pression - Google Patents

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EP0130890A1
EP0130890A1 EP84401304A EP84401304A EP0130890A1 EP 0130890 A1 EP0130890 A1 EP 0130890A1 EP 84401304 A EP84401304 A EP 84401304A EP 84401304 A EP84401304 A EP 84401304A EP 0130890 A1 EP0130890 A1 EP 0130890A1
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Robert 17 rue des Roses Lannurien
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Definitions

  • the invention relates to a pneumatic cylinder of the type comprising hydraulic power multipliers, this cylinder being more particularly applicable in different presses.
  • the actuator object of the present invention proposes to remedy these various drawbacks in order to obtain the highest possible power and cadence ratios.
  • the pressure multiplier cylinder object of the invention comprises various pistons arranged in a housing 1 divided by a partition 1A into two compartments 1B and 1C.
  • the wall of the housing 1 serves as a cylinder for the two dependent extreme pistons 2 and 6, the first being integral with the push rod 20, the last being the hydraulic power piston.
  • the piston 2 placed in the compartment 1B is extended by a skirt 2a secured to the tail 3 of the power piston 6 (high hydraulic pressure).
  • This piston 4 which is the pneumatic high pressure piston can therefore move in the space between the piston 2 and the front end tail 3.
  • This comprises a central bore 3a in which the rod 5 of the piston 4 slides.
  • the hydraulic power piston 6 moves, which divides it into two zones or volumes Vl and V2. The latter communicates with the end 3b of the bore 3a.
  • the volume V1 communicates with this same bore; this passage is open or closed depending on the relative position of the rod 5 in this bore 3a.
  • the tail 3 slides with respect to the compensating piston 7 delimiting the volume V1 and kept apart from the partition la by springs such as 10.
  • the pressurized fluid inlets (normally air) Pl-P2-P3 are arranged as will be indicated below in compartment 1B.
  • P2 is located at the rear part of compartment 1B at the level of the partition 1a and then distributes the fluid in the direction of the skirt 2a and starting from the head of the tail 3, which is integral with it.
  • the high pressure seal 17 prevents the hydraulic fluid from returning to the bore 3a and therefore leaving in the volume V2.
  • the pressure developed on the rear face of the piston 6 is multiplied by the ratio existing between the section of the piston 4 and the section of the shank 5.
  • the multiplier ratio is then .
  • the device which has just been described can be controlled by distributors D1-D2, for example of the drawer type.
  • the distributor Dl is put in the position corresponding to the outlet Dlb. This feeds not only P2 but also the pressos, tat PS (Pl is then at the exhaust).
  • the device is provided with purges such as 12 and 13 allowing the trapped air to be eliminated.
  • this air passes through the skirt 2a and reaches the interior of the chamber limited by 2 and 3 and at the rear of the piston 4.
  • the pressure P2 is maintained and the pressure P3 is introduced at the level of the skirt 2a; it enters the chamber located at 2 and 3, pushes the piston 4 and the rod 5 backwards, which closes the communication between V1 and V2 by the high pressure seal 17 and drives out the oil volume from the bore central 3a in the direction of V2, causing the reaction of the hydraulic fluid on the bottom 8, which results in a high pressure on the piston 6, this being transmitted to the other elements which are integral with it, that is to say say 3 - 2a - 2 and the push rod 20.

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Abstract

Ce vérin comprend, dans ce boîtier (1) divisé par une cloison (la) en deux compartiments, le compartiment antérieur pneumatique (1b) et le compartiment postérieur hydraulique (1c), dans chacun desquels coulissent des pistons solidaires en déplacement respectivement (2 et 6), le piston arrière (6) divisant le compartiment arrière (1c) en deux volumes (V1 et V2), le compartiment antérieur (1 b) pouvant être alimenté par trois entrées de fluide (P1-P2-P3), (P1) étant placé à l'avant du boîtier de manière à faire reculer au maximum les pistons (2 et 6), (P2) placé au voisinage de la cloison (1a) assurant le mouvement inversé, alors que l'entrée (P3),située entre (P1) et (P2) déplace un piston (4) dont la queue (5) sert de tiroir à un distributeur ouvrant ou fermant le passage entre les volumes (V1 et V2).
Ce multiplicateur de pression trouve en particulier application dans les presses.

Description

  • L'invention se rapporte à un vérin pneumatique du type comportant des moyens hydrauliques multiplicateurs de puissance, ce vérin étant plus particulièrement applicable dans les différentes presses.
  • L'US - A - 3 410 089 délivré à SNITGEN, enseigne un vérin de ce type général comportant trois pistons indépendants les uns des autres actionnés par un circuit pneumatique réversible grâce à deux entrées/sorties.
  • Le fait que le répartiteur des volumes hydrauliques se trouve placé à l'avant de l'appareil fait que les courses "approche" et "travail" sont de même sens ; il s'ensuit un fonctionnement plus lent rendant difficile des rendements élevés. Par ailleurs, la position antérieure de ce répartiteur fait que les pistons sont de faible diamètre et que forcément la multiplication se trouve moindre.
  • Les mêmes inconvénients se retrouvent dans le dispositif décrit au US - A - 3 276 206 dans lequel les mouvements approche/travail sont aussi de même sens et un répartiteur également placé à la partie antérieure.
  • Là encore à volume égal la haute pression hydraulique est plus faible.
  • On remarque en outre que le rappel en arrière s'effectue en deux temps, le rappel total ne pouvant s'effectuer qu'après ouverture des canaux de communication entre les deux volumes hydrauliques du répartiteur, d'où à nouveau,cadences possibles plus faibles.
  • Le vérin objet de la présente invention se propose de remédier à ces divers inconvénients en vue d'obtenir les rapports de puissance et de cadence les plus élevés possibles.
  • D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description et des revendications qui suivent, faites en regard des dessins sur lesquels :
    • - les figures 1, 2 et 3 montrent la position des éléments respectivement dans les positions - repos - course rapide d'approche - course de travail haute pression -.
  • Comme on le voit sur ces figures, le vérin multiplicateur de pression objet de l'invention comprend divers pistons disposés dans un boîtier 1 divisé par une cloison 1A en deux compartiments 1B et 1C.
  • La paroi du boîtier 1 sert de cylindre aux deux pistons extrêmes dépendants 2 et 6, le premier étant solidaire de la tige de poussée 20, le dernier étant le piston de puissance hydraulique.
  • Le piston 2 placé dans le compartiment 1B se prolonge par une jupe 2a solidaire de la queue 3 du piston de puissance 6 (haute pression hydraulique).
  • L'alésage de cette jupe 2a sert de cylindre à un piston 4 solidaire d'une queue 5. Ce piston 4 qui est le piston de haute pression pneumatique peut donc se déplacer dans l'espace compris entre le piston 2 et l'extrémité antérieure de la queue 3.
  • Celle-ci comporte un alésage central 3a dans lequel coulisse la tige 5 du piston 4.
  • Dans le compartiment 1C faisant fonction de répartiteur se déplace le piston de puissance hydraulique 6 qui le divise en deux zones ou volumes Vl et V2. Ce dernier communique avec l'extrémité 3b de l'alésage 3a.
  • Par des canaux obliques 12, le volume V1 communique avec ce même alésage ; ce passage est ouvert ou fermé selon la position relative de la tige 5 dans cet alésage 3a.
  • La queue 3 coulisse par rapport au piston compensateur 7 délimitant le volume V1 et maintenue écartée de la cloison la par des ressorts tels que 10.
  • Les entrées de fluide sous pression (en principe de l'air) Pl-P2-P3 sont disposées comme il sera indiqué plus loin dans le compartiment 1B.
  • Pl, placé à la partie antérieure du boîtier 1, dirige l'air sur la face avant du piston 2.
  • Quand on admet le fluide par Pl, P2 et P3 se trouvant à l'air libre, le piston 2 recule, entraînant la jupe 2a, le piston 4, sa tige 5, la queue 3, le piston 6, le volume V1 s'agrandit au détriment du volume V2 dont le fluide hydraulique passe en Vl par l'alésage 3b et les canaux 12.
  • Le piston 4 et la tige 5 restent sous pression de Pl.
  • P2 se situe à la partie postérieure du compartiment 1B au niveau de la cloison la et distribue alors le fluide en direction de la jupe 2a et partant de la tête de la queue 3, qui lui est solidaire.
  • L'admission par P2 met Pl à l'air libre, le fluide agit sur la jupe 2a et la queue 3, ce qui fait avancer l'ensemble 2, 3 et 6, avec pour effet d'amener la tige 20 en butée ou presque avec la pièce à travailler, le piston 4 et la tige 5 restant en état.
  • Si l'on maintient la pression en P2, mais que l'on l'admet en P3, l'ensemble 2-2a 3-6 atteint l'avancée maximale de contact avec la pièce à travailler, mais le piston 4 et sa tige 5 reculent, ce qui ferme les canaux 12 enfermant le fluide hydraulique dans le volume V2.
  • La pression en P2, outre son action sur 2-2a 3-6, agit sur le piston 7 dont le recul produit une pression sur le fluide hydraulique de Vl, le forçant à passer par les canalisations 12 en direction de 3a vers V2 pour accélérer le mouvement d'avancée dû à P2.
  • Le joint haute pression 17 empêche le fluide hydraulique de revenir dans l'alésage 3a et partant dans le volume V2.
  • La pression développée sur la face postérieure du piston 6 est multipliée par le rapport existant entre la section du piston 4 et la section de la queue 5.
  • Si la surface du piston 4 est de 58 cm2 et celle de la queue 5 de 2,27 cm2, le rapport multiplicateur est alors de
    Figure imgb0001
    .
  • Si on admet une pression de 5 bars, on obtient alors 25,5 x 5 = 127,5 bars ou Kg/cm2.
  • Si la surface du piston 6 est de 84,71 cm2, la pression répartie sur celui-ci sera de :
    • 84,71 cm2 x 127,5 = 10.800 Kg.
  • Le pilotage du dispositif qui vient d'être décrit peut s'effectuer au moyen de distributeurs D1-D2, par exemple du type à tiroir.
  • Pour la phase initiale pendant laquelle l'air est introduit en Pl, l'opérateur met le distributeur Dl en position telle que ledit air en sort par Dla (P2 et P3 sont alors à l'échappement).
  • Pour la phase d'approche rapide pour laquelle l'air est introduit en P2, le distributeur Dl est mis dans la position correspondant à la sortie Dlb. Celle-ci alimente non seulement P2 mais aussi le pressos,tat PS (Pl est alors à l'échappement).
  • Pour la course de travail, l'air est introduit par P3. La pression est maintenue sur P2 donc sur le pressostat PS ; c'est cette pression qui actionne le tiroir du distributeur D2 permettant la sortie de l'air par D2a qui aboutit à P3.
  • Le rappel du tiroir du distributeur Dl par relâchement différentiel de la commande initiale remet la pression sur Pl, c'est-à-dire provoque le recul maximal de 2-2a 3 et 5, étant fait observer que le recul de 4 et la tige 5 permet de débloquer simultanément le fluide hydraulique des volumes VI - V2 libérant le rappel en arrière de la tige 20 et des pièces solidaires.
  • Bien entendu, le dispositif est pourvu de purges telles que 12 et 13 permettant d'éliminer l'air enfermé.
  • Le fonctionnement est le suivant :
    • 1) Recul des pistons en position repos
    • L'air est admis en Pl ; il repousse vers l'arrière le piston 2 et sa jupe 2a, la tête 3 et le piston hydraulique 6.
  • Simultanément, cet air traverse la jupe 2a et accède à l'intérieur de la chambre limitée par 2 et 3 et à l'arrière du piston 4.
  • Le recul de l'ensemble 2-2a 3-6 rapproche le piston 7 de la cloison la et comprime les ressorts 10.
    • 2) Avance rapide
  • La pression d'air en P1 est supprimée, ce qui vide la chambre 1B et celle comprise entre 2 et 3 ; l'air sous pression est admis en P2. L'ensemble 2-2a 3 et 6 avance, le piston 4 et la tige 5 restent à l'état, ce qui permet à la tige 5 de libérer les canaux 12, permettant au fluide hydraulique, poussé par le piston 7 agissant sous l'effet des ressorts 10, de passer de V1 en V2 par 3a et 3b, d'où compensation.
    • 3) Course Travail
  • La pression P2 est maintenue et la pression P3 est introduite au niveau de la jupe 2a ; il entre dans la chambre située en 2 et 3, repousse le piston 4 et la tige 5 vers l'arrière, ce qui ferme la communication entre V1 et V2 par le joint haute pression 17 et chasse le volume d'huile de l'alésage central 3a en direction de V2, provoquant la réaction du fluide hydraulique sur le fond 8, ce qui se traduit par une haute pression sur le piston 6, celle-ci étant transmise aux autres éléments qui lui sont solidaires, c'est-à-dire 3 - 2a - 2 et la tige de poussée 20.

Claims (7)

1.- Vérin pneumatique du type comportant des moyens hydrauliques multiplicateurs de puissance comportant des pistons coulissant dans un boîtier général (1) formant cylindre, pourvu de plusieurs entrées de fluide pneumatique et d'une cloison (la) divisant ce boitier en deux compartiments (IB et 1C), caractérisé en ce que les pistons pneumatiques sont entièrement contenus dans le compartiment antérieur (lB) alors que le piston hydraulique de puissance (6) se déplace dans le compartiment (1C) à la manière d'un répartiteur en le divisant en deux volumes variables (V1 et V2) selon sa position.
2.- Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le compartiment pneumatique (1B) est alimenté par trois circuits aboutissant à trois entrées (Pl - P2 - P3), Pl étant près de l'extrémité antérieure du boitier (1), P2 se situant près de la cloison (la) et P3 entre Pl et P2.
3.- Vérin pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le compartiment antérieur (1B) sert de cylindre au piston de course d'avance rapide (2) solidaire de la tige de pression (20), le dit piston (2) se poursuit en direction de l'arrière par une jupe (2a) solidaire de la queue (3) du piston de puissance (6), la dite jupe (2a) servant de cylindre au piston de haute pression pneumatique (4) dont la tige (5) coulisse dans l'alésage central (3a) de l'ensemble (3-6).
4.- Vérin selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'alésage central (3a) débouche d'une part dans le volume externe (V2) et peut-être en communication avec le volume (VI) par des canaux (12) pratiqués dans la queue (3) près du piston (6) pour une certaine position de la tige-tiroir (5).
5.- Vérin selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la queue (3) portant le piston (6) coulisse par rapport à un piston placé dans le volume (VI) à proximité de la cloison (la) dont il est séparé par l'action d'un ressort de compression (10).
6.- Vérin selon l'une des revendications précédentes et comportant des distributeurs placés dans les circuits d'alimentation commandant le déplacement des pistons, caractérisé en ce que les circuits aboutissant à (Pl et P2) sont dépendants de la position du tiroir d'un premier distributeur (Dl) ; le circuit de (P2) agissant sur un pressostat (PS) qui agit à son tour, lorsque les conditions de pression requises sont atteintes sur le distributeur (D2) permettant l'alimentation (P3).
7.- Vérin selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'entrée (P3) est placée de manière à faire reculer le piston de haute pression pneumatique (4), alors que le circuit de P2 appliqué au piston d'avance rapide (2) fait avancer ce dernier piston.
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