FR3149937A1 - Installation hydraulique à distributeurs découplés - Google Patents

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hydraulic
installation
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Valentin Bracciano
Guillaume Fremiot
Yves Schlickmann
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

TITRE : Installation hydraulique à distributeurs découplés  Installation hydraulique (100), reliée à un vérin (V) à deux chambres (V1, V2) comprenant : une unité de commande (UC) reliée à une manette (Mn), une pompe (P), une ligne d’alimentation (LP), un réservoir (T) et une ligne de réservoir (LT) et deux modules électrohydrauliques (M1, M2) indépendants associées à une chambre (V1, V2) ayant chacune un étranglement de section réglable. L’unité de commande (UC) reliée à la manette (Mn) génère les signaux électriques de commande (ΣS) des sections d’entrée et de sortie des modules (M1, M2) reliés au vérin (V). Les modules (M1, M2) sont reliés chacun par une interface (A1, A2) à la ligne de pompe (LP) et la ligne de réservoir (LT). Figure 1

Description

Installation hydraulique à distributeurs découplés DOMAINE DE L’INVENTION
La présente invention se rapporte à une installation hydraulique à distributeurs découplés.
 ETAT DE LA TECHNIQUE
On connait déjà une installation hydraulique dans laquelle la section réglant le débit d’entrée et la section réglant le débit de sortie du vérin alimenté par cette installation hydraulique sont commandées l’une en fonction de l’autre comme le décrit le document US 2010/0180761. Mais, l’installation est difficile à commander pour abaisser le débit sortant, ce qui se traduit par un fonctionnement irrégulier.
Dans le cas de l’installation du document DE 102008064064, deux tiroirs réglant le débit sortant reçoivent le signal pilote de pression venant du tiroir principal de l’autre partie de l’installation.
Cela se traduit par une complexité de la conception du distributeur et ne permet pas de séparer ces deux parties de l’installation dont l’une est associée à une chambre du vérin et l’autre partie est associée à l’autre chambre du vérin puisqu’il faut deux lignes pilotes hydrauliques supplémentaires reliant les deux distributeurs principaux.
En d’autres termes, actuellement, les installations hydrauliques qui alimentent un vérin, c’est-à-dire la chambre du vérin côté fond et la chambre du vérin côté tige, sont réalisées par le même distributeur à tiroir de sorte que la section de sortie du vérin dépend de la course du tiroir et de la section d’entrée. Comme le débit sortant du vérin ne dépend pas seulement que du débit entrant, cela signifie que la section de sortie peut être surdimensionnée ou sous-dimensionnée pour l’utilisation normale de l’installation.
Comme le débit de sortie dépend également de la charge appliquée au vérin ou du débit disponible fourni par la pompe, la contre-pression créée n’est pas constante de sorte que la vitesse du mouvement en charge n’est pas constante pour le même signal d’entrée du conducteur et les différentes charges (déplacement de la manette de commande). Limiter la section augmente la stabilité du fonctionnement mais aussi, la perte d’énergie. La section de sortie est principalement dimensionnée pour garantir le contrôle de la charge dans le cas le plus défavorable du mouvement. Cela se traduit par une limitation dans plusieurs applications et augmente ainsi les pertes d’énergie.
BUT DE L’INVENTION
La présente invention a pour but de développer une installation hydraulique associée à un vérin et permettant de décentraliser les sections d’entrée et de sortie des deux chambres du vérin de façon indépendante. L’invention a notamment pour but de développer une architecture souple permettant de dimensionner le distributeur au débit demandé par le vérin, du côté de la tige et du côté de la tête du même vérin et ainsi d’adapter le besoin fonctionnel dans le distributeur selon les exigences précises du mouvement.
De plus, et de façon générale, l’invention se propose de développer la souplesse de fonctionnement de l’installation hydraulique et les possibilités d’intégrer cette installation dans la structure des engins de chantier.
EXPOSE ET AVANTAGES DE L’INVENTION
A cet effet, l’invention a pour objet une installation hydraulique, reliée à un vérin à deux chambres séparées par un piston, dont la tige traversant l’une des chambres est reliée à un équipement recevant une charge, cette installation comprenant une unité de commande reliée à une manette actionnée par l’opérateur pour manœuvrer l’équipement avec le vérin une pompe alimentant les chambres du vérin par une ligne de pompe et un réservoir recevant le liquide hydraulique de retour du vérin par une ligne de réservoir, l’installation étant caractérisée en ce qu’elle comprend en outre deux modules électrohydrauliques indépendants et déportés associés à une chambre respective par une ligne de chambre et reliés à la ligne de pompe et à la ligne de réservoir et comprenant chacun un tiroir principal hydraulique, proportionnel reliant la conduite de chambre à la ligne de pompe et à la ligne de retour une chambre pilote actionnant le tiroir principal par une liaison hydraulique et, un tiroir de commande électrohydraulique, proportionnel, reliant la ligne de pompe à la chambre pilote et recevant le signal de commande de l’unité de commande, les modules de l’installation étant reliés chacun par une interface à la ligne de pompe et à la ligne de réservoir.
L’installation hydraulique selon l’invention permet de décentraliser les sections d’entrée et de sortie des deux chambres d’un même vérin pour les rendre indépendantes et développer une architecture souple. Cette architecture permet de dimensionner le distributeur au débit demandé par chaque partie d’un vérin. Cela permet aussi de développer la souplesse de fonctionnement de l’installation hydraulique et l’intégration de l’installation dans les différents types de structure d’engin de chantier.
L’interface permet de recevoir différents types de modules électrohydrauliques. Les interfaces ont toutes la même structure et sont fixées au voisinage du côté du vérin commandé. Ces interfaces permettent alors d’adapter par une simple mise en place le module électrohydraulique adapté au vérin et, plus particulièrement au côté du vérin.
Suivant une autre caractéristique avantageuse- les interfaces sont branchées sur les lignes par deux points de raccordement d’entrée et deux points de raccordement de sortie et par un branchement d’alimentation et un branchement de retour aux points de raccordement d’entrée et au point de raccordement de sortie des modules associés.
De manière particulièrement avantageuse, les points de raccordement d’entrée et les points de sortie des deux modules sont réalisés dans une face du module et dans des positions homologues des points de raccordement de sortie ou des interfaces dans la face d’assemblage des interfaces pour être accolées face à face et former deux ensembles, déportés, destinés à être installés chacun près de son branchement à la chambre du vérin.
Ces points de raccordement d’entrée et de sortie des modules sont dans des positions déterminées toutes adaptées au point de raccordement des interfaces.
Suivant une autre caractéristique avantageuse, l’unité de commande est reliée à une manette pour générer le signal électrique de commande de la section de sortie du module recevant le débit sortant du vérin en fonction des paramètres : contrepression de consigne de la sortie du vérin, pression de consigne du réservoir, débit entrant dans le vérin.
Suivant une autre caractéristique avantageuse la section de consigne Sec de l’étranglement traversé par le débit sortant Qout est donnée par la formule de Bernoulli, simplifiée :
Sec=k ΔP= Pcp-PT
formule dans laquelle,
K est un coefficient dépendant de la conduite (coefficient de section Cd) et de la masse volumique du liquide (ρ).
Suivant une autre caractéristique avantageuse, la pression de consigne est choisie parmi : une valeur fixe prédéfinie, une valeur variable en fonction de la manœuvre de la manette.
De manière particulièrement intéressante, l’invention a pour objet une installation hydraulique, reliée à un vérin à deux chambres séparées par un piston, dont la tige traversant l’une des chambres est reliée à un équipement recevant une charge, installation comprenant : une unité de commande reliée à une manette actionnée par l’opérateur pour manœuvrer l’équipement avec le vérin une pompe alimentant les chambres du vérin par une ligne de pompe et un réservoir recevant le liquide hydraulique de retour du vérin par une ligne de réservoir, installation caractérisée en ce qu’elle comprend en outre : deux modules électrohydrauliques indépendants et déportés associés à une chambre respective par une ligne de chambre et reliés à la ligne de pompe et à la ligne de réservoir et comprenant chacun : un tiroir principal hydraulique, proportionnel reliant la conduite de chambre à la ligne de pompe et à la ligne de retour, une chambre pilote actionnant le tiroir principal par une liaison hydraulique et, un tiroir de commande électrohydraulique, proportionnel, reliant la ligne de pompe à la chambre pilote et recevant le signal de commande de l’unité de commande, au moins l’un des modules comprend un tiroir de retenue dans la ligne de chambre entre la chambre et le tiroir principal, le tiroir de retenue fonctionnant comme une valve de retenue ayant un segment de blocage du débit sortant de la chambre associée et passant dans le sens opposé, et un segment passant, ce tiroir de retenue ayant un actionneur électrohydraulique, commandé directement par l’unité centrale indépendamment de la commande du tiroir principal de ce module.
Dans le cas de cette installation hydraulique, l’invention prévoit que les deux modules soient équipés chacun d’un tiroir de retenue.
La présente invention a pour objet une installation hydraulique pour la gestion du fonctionnement d’une machine hydraulique donnée à titre d’exemple et représentée dans les dessins annexés dans lesquels :
schéma hydraulique de l’installation déportée pour l’équipement d’une machine hydraulique telle qu’un vérin,
vue de détail de la structure de l’un des deux modules gérant le fonctionnement du vérin selon la ,
schéma hydraulique de détail de deux modules d’une installation hydraulique d’alimentation d’un vérin,
schéma hydraulique d’une variante d’installation hydraulique,
schéma hydraulique d’une variante d’installation selon l’invention,
schéma de principe de l’installation hydraulique déportée associée à un vérin,
vue éclatée de la connectique d’une installation électrohydraulique associée à un vérin selon l’invention,
exemple d’équipement hydraulique avec des installations hydrauliques déportées pour la commande des vérins.
DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION DE L’INVENTION
Selon la , l’invention a pour objet une installation électrohydraulique 100, associée à un vérin V relié à un équipement O manœuvrant une charge. Le vérin V a deux chambres C1, C2 séparées par un piston VP solidaire d’une tige de vérin VP reliée à l’équipement O.
Par convention les expressions « ligne » et « conduite » utilisées dans la description des revendications sont synonymes et représentent des liaisons fluidiques entre les éléments.
Le volume des deux chambres C1, C2 varie en fonction du mouvement du piston selon le rapport des sections libres S1, S2 des deux chambres ; la section de la chambre C1 du fond du vérin est la section de son alésage ; la section S2 de la chambre C2 traversée par la tige VT est la section de l’alésage diminuée de la section de la tige VT.
Selon la manœuvre commandée au vérin V, l’une des chambres C1, C2 reçoit le débit entrant Qin et l’autre chambre C2, C1 fournit le débit sortant Qout. Les débits, c’est-à-dire les variations de volume des chambres pour la course ΔL du piston sont :
Q1=ΔL.S1
Q2= ΔL.S2
Les débits sont donc dans le rapport des surfaces des sections des chambres : Q1/Q2= S1/S2.
L’installation électrohydraulique 100 associée au vérin V se compose de deux modules électrohydrauliques M1, M2 séparés, commandés indépendamment par une unité de commande UC ; ces modules sont associés aux chambres C1, C2 du vérin et relient respectivement l’une et l’autre chambres à une conduite de pompe LP venant de la pompe P et une conduite de retour LT vers le réservoir T.
Chaque module M1, M2 a un distributeur à tiroir à section d’étranglement réglable ; cette section est commandée séparément par un signal électrique généré par l’unité de commande UC recevant le signal Sm de la manette Mm manœuvrée par le conducteur ainsi que les paramètres suivants :
- contrepression de consigne PCP attribuée à la chambre de sortie (C2 ou C1)
- pression de réservoir PT
- débit entrant Qin dans la chambre d’entrée (C1 ou C2).
Selon la manœuvre effectuée par le vérin V, l’une des chambres est la chambre d’entrée recevant le débit entrant Qin et l’autre chambre est la chambre de sortie fournissant le débit sortant Qout. Il y a alternance de ce fonctionnement suivant la phase de fonctionnement du piston qui tire ou pousse l’équipement O.
Les paramètres permettent à l’unité de commande UC de calculer la section de sortie Ses de l’étranglement Se pour le débit sortant Qout imposé par le débit entrant théorique lié à la position de la manette Mn.
L’unité centrale UC applique une équation de Bernoulli simplifiée pour obtenir la section de sortie de consigne : Sec pour le débit sortant Qout.
Sec=k
ΔP=PCP-PT k’ : coefficient constant
Le coefficient k dépend du coefficient de section Cd de la conduite, c’est-à-dire de la structure de la conduite (longueur, rugosité intérieure, perte de charge, etc) et de la masse volumique du liquide (ρ).
La section de sortie de consigne Sec du module recevant le débit sortant Qout est émise par l’unité centrale UC sous la forme d’un signal électrique de commande (ΣS).
La section de sortie qui est une valeur dépendant de paramètres fixes ou variables, est réglée au début d’une manœuvre du vérin.
Selon l’invention, les paramètres Pcp et PT sont fixés en fonction de l’installation hydraulique et de son équipement.
La contrepression de consigne Pcp peut être une contrepression fixe ou variable selon une courbe prédéfinie ou obtenue à partir d’une pression mesurée.
Le débit entrant Qin est le débit fixé par la position de la manette. Ce débit entrant de consigne donne le débit sortant Qout utilisé pour le calcul de la section de sortie de consigne Sec.
L’installation 100 est alimentée en liquide hydraulique sous pression par la pompe P régulée sur la pression d’alimentation et prenant le liquide dans un réservoir T alimenté par le retour de liquide hydraulique. La sortie de la pompe est reliée à une ligne LP à laquelle sont reliés les entrées des deux modules M1, M2 dont les sorties sont reliées à la ligne de réservoir LT.
Les deux modules M1, M2 sont symétriques ou quasi symétriques de sorte que leur description se limitera au seul module M1 relié à la chambre C1 du vérin.
Selon les figures 1 et 1A, le module M1 qui représente par symétrie pour cette description également le module M2, comporte un tiroir principal de distribution 1, proportionnel, commandé par une chambre pilote 11 déplaçant le tiroir 1 à partir de sa position de repos représenté à la ; le module M1 est relié à une ligne L1 de la chambre C1, à la ligne de pompe LP et à la ligne de réservoir LT. Le tiroir 1 est représenté dans sa position de repos 111 reliée à la ligne de réservoir LT, car lorsque la commande de tiroir 1 est coupée, le ressort 12 rappelle le tiroir 1 dans sa position de repos. Dans cette position, la ligne L1 est coupée.
La chambre pilote 11 commandée par le liquide hydraulique fourni par le tiroir de commande 2 déplace le tiroir principal 1 pour mettre son segment d’alimentation 113 entre les conduites LP et L1 et fournir le liquide hydraulique à la chambre C1 (débit entrant Qin). Pour le fonctionnement opposé, le segment 111 relie la ligne L1 à la ligne de réservoir LT pour le débit sortant Qout de la chambre C1.
Les deux segments 111 et 113 sont séparées par le segment intermédiaire 112 qui coupe la communication à travers le tiroir 1.
La chambre pilote 11 combinée au tiroir principal 1 est commandée par le tiroir de commande 2. Celui-ci est un tiroir proportionnel, actionné par une commande électrique 21 recevant le signal de commande ΣS de l’unité de commande UC. Le tiroir de commande 2 est rappelé par le ressort 22 dans sa position de repos dans laquelle la ligne reliée à la chambre pilote 11 est reliée à la ligne de réservoir LT.
Pour régler le débit entrant Qin, le tiroir de commande 2 reçoit le signal électrique ΣS de l’unité de commande UC et relie son entrée déjà reliée à la ligne LP de la pompe à sa sortie vers la chambre pilote 11. Le tiroir de commande 2 applique ainsi un signal proportionnel hydraulique à la chambre pilote 11 qui actionne de manière proportionnelle le tiroir principal 1 en réglant la section de son étranglement en fonction du signal ΣS.
La chambre active du vérin V, a la section de son tiroir principal ouverte pour le débit commandé par la manette actionnée par le conducteur.
Le module M1 décrit ci-dessus comme unité d’entrée dans sa fonction de réglage de la section d’entrée du vérin, fonctionne de façon analogue en module de sortie mais en calculant alors la section de sortie en appliquant l’équation de Bernoulli simplifiée comme indiqué ci-dessus à partir du débit entrant dans l’autre chambre C2 puisque ce débit entrant se traduit par le déplacement du piston qui produit le débit sortant suivant le rapport inverse des sections des deux chambres C1, C2.
La section de sortie de consigne Sec, calculée au début d’une manœuvre du vérin V en fonction des paramètres et du débit entrant demandé par l’opérateur avec sa manette, fixe ainsi le débit de sortie Qout qui, en retour, fixe le débit entrant Qin réel Qin.
Les deux modules M1, M2 indépendants de l’installation 100 sont chacun reliés aux lignes LP, LT par une interface A1, A2 ; ces interfaces sont branchées en série sur les deux lignes LP, LT. Les interfaces A1, A2 sont directement combinées à l’un et l’autre modules M1, M2 de façon à former des éléments hydrauliques E1, E2 distincts, installés sur la structure recevant le vérin V, au plus près chacun du raccord de la chambre C1 ou C2 de manière à réduire au minimum la longueur de la ligne L1, L2 reliant chaque module à sa chambre et le nombre de lignes LP, LT qui seraient nécessaires pour des branchements séparé des différentes installations hydrauliques des vérins d’un même outil sur un engin. Les éléments E1, E2 constituent ainsi des parties déportées de l’installation hydraulique reliées à l’unité centrale UC par des lignes électriques de transmission des signaux ΣS.
Les modules M1, M2 sont complétés par un clapet de sécurité 3 qui s’ouvre en cas de suppression de la ligne L1, L2.
La montre une variante d’installation hydraulique 100a dans laquelle le module M1 associé à la chambre C1 du fond du vérin V est complété par un tiroir auxiliaire 4 entre le tiroir principal 1 combinant la fonction antiretour (segment 41) et celle de passage (segment 42). Le tiroir 4 est commandé par un signal électrique ΣS de l’unité UC.
Cette variante du module M1 peut également être prévue pour le module M2 selon le fonctionnement souhaité du vérin V.
La montre une variante d’installation 100b composée de deux modules M1, M2 identiques, représentés de façon symétrique, aussi la description se limitera-t-elle au seul module M1.
Selon la , le module M1 comporte un tiroir principal de distribution 1, proportionnel, commandé par une chambre pilote 11 déplaçant le tiroir 1 à partir de sa position de repos représenté à la ; le module M1 est relié à une ligne L1 de la chambre C1, à la ligne de pompe LP et à la ligne de réservoir LT.
La chambre pilote 11 commandée par le liquide hydraulique fourni par le tiroir de commande 2 déplace le tiroir principal 1 pour mettre son segment d’alimentation 113 entre les conduites LP et L1 et fournir le liquide hydraulique à la chambre C1. Pour le fonctionnement opposé, le segment 111 relie la ligne L1 à la ligne de réservoir LT pour le débit sortant Qout de la chambre C1.
Les deux segments 111 et 113 sont séparées par le segment intermédiaire 112 qui coupe la communication à travers le tiroir 1.
La chambre pilote 11 combiné au tiroir principal 1 est commandée par le tiroir de commande 2, actionné par une commande électrique 21 recevant le signal de commande ΣS de l’unité de commande UC. Le tiroir de commande 2 est rappelé par le ressort 22 dans sa position de repos dans laquelle la ligne reliée à la chambre pilote 11 est reliée à la ligne de réservoir LT.
Pour régler le débit entrant Qin, le tiroir de commande 2 reçoit le signal électrique ΣS de l’unité de commande UC et relie son entrée déjà reliée à la ligne LP de la pompe à sa sortie vers la chambre pilote 11. Le tiroir de commande 2 applique ainsi un signal proportionnel hydraulique au chambre pilote 11 qui actionne de manière proportionnelle le tiroir principal 1 en réglant la section Se de son étranglement en fonction du signal ΣS.
La chambre active du vérin V, a la section de son tiroir principal ouverte pour le débit commandé par la manette actionnée par le conducteur.
Dans cette variante d’installation hydraulique 100b, le module M1 associé à la chambre C1 du fond du vérin V est complété par un tiroir de retenue 4 entre le tiroir principal 1 et le vérin ; il combine la fonction antiretour d’un segment 41 et celle de passage d’un segment 42. Le tiroir 4 est commandé directement par les signaux ΣA1, ΣA2 de l’unité centrale UC, indépendamment du tiroir principal 1. Il fonctionne de façon non proportionnelle comme un clapet qui bloque le débit de sortie de la chambre C1 ou libère le passage.
Ainsi, le tiroir de retenue bloque, de manière étanche, le débit sortant de la chambre C1 en amont du tiroir principal 1.
Le fonctionnement du tiroir de retenue 4 du module M1 est analogue à ce qui a été décrit ci-dessus pour module M1.
Chacun des tiroirs 4 des modules est commandé par un signal électrique ΣA1, ΣA2 de l’unité centrale UC.
La montre une autre variante 100c de l’installation hydraulique 100a qui est l’installation de la complétée par un amortisseur 5 relié à la ligne L1 entre la sortie du module M1 et le vérin V.
Cet amortisseur 5 se compose d’une cellule d’expansion 51 reliée à la ligne L1 par un tiroir d’alimentation 52 électro-commandé par l’unité centrale UC à la demande ou automatiquement selon le mode de fonctionnement du vérin, par exemple, lorsque la pression dans la chambre C1 oscille pendant le déplacement de la charge ou le déplacement de l’engin portant la charge. Les oscillations de la pression peuvent être détectées par le capteur de pression 6 installé sur la ligne L1 à l’entrée de la chambre C1 et transmettant son signal à l’unité centrale UC.
La est un schéma de raccordement des éléments hydrauliques E1, E2 du vérin V aux lignes LP et LT de la pompe P et du réservoir T.
Les éléments E1, E2 se composent chacun d’un module M1, M2 et d’une interface A1, A2.
L’engin non représenté étant, par exemple, équipé d’un bras articulé portant un godet comme le bras représenté à la , les lignes LP, LT sont reliées à plusieurs installations hydrauliques 100, en série de sorte que la présentation de l’installation 100i de la est présentée avec des références généralisées combinant le suffixe i (i=1, 2, 3) aux références alphanumériques.
Des références ont été appliquées aux points de branchement des modules et interfaces pour faciliter la lecture de la décrite ensuite.
Selon le schéma de la , le module Mi1 a trois points de raccordement :
- MVi1 avec la ligne Li1 reliée à la chambre C1,
- MPi1 avec la sortie APi1 et l’interface Ai1,
- MTi1 avec l’entrée ATi1 de l’interface Ai1.
L’interface Ai1 est reliée à la ligne LP (LPi1) arrivant de la pompe ou d’une interface Ai-1,2 en amont par son entrée EPi1 et à la ligne intermédiaire SgPi par sa sortie STi1.
L’interface Ai1 est reliée à la ligne LTi allant au réservoir T ou à une interface Ai-1,2 en amont, par sa sortie STi1 et son entrée ETi1 est reliée à la ligne intermédiaire SgTi.
De façon parallèle :
Le module Mi2 a 3 points de raccordement :
- MVi2 avec la ligne Li2 reliée à la chambre C2,
- MPi2 avec la sortie APi2 de l’interface Ai2,
- MTi2 avec l’entrée ATi2 de l’interface Ai2.
L’interface Ai2 est reliée à la ligne LP (SgPi) arrivant de l’interface Ai-1 en amont par son entrée EPi2 et à la ligne LPi+1 par sa sortie SPi2.
L’interface Ai2 est reliée à la ligne LT (SgTi) allant au réservoir T à travers l’interface Ai,51 ou par son entrée ETi2 à la ligne LTi+1 venant de l’interface en aval Ai+1,1 (non représentée).
La vue schématique éclatée de l’installation hydraulique 100i associée au vérin Vi de la combine le schéma des liaisons hydrauliques à la vue éclatée des éléments E1, E2. En réalité, les interfaces Ai1, Ai2 sont accolées au bloc respectif des modules Mi1, Mi2. Selon un mode de réalisation, le module M1, M2 a un boîtier de forme parallélépipédique avec une face plane dans laquelle débouchent les orifices formant les points de raccordement (MPi1, MTi1) ou (MPi2, MTi2) et l’interface est formée par le jumelage des deux canaux parallèles dans un boîtier avec un dessus (non visible à la ) muni de deux orifices formant les points de raccordement (APi1, ATi1) et (APi2, ATi2), dans une position homologue de celle des points de raccordement des modules M1, M2.
Le module (M1, M2) et son interface (A1, A2) sont ainsi directement accolés par leur face pour faire communiquer les points de raccordement. Le module et son interface sont assemblés par exemple, par vissage en un élément (E1, E2),.
Les interfaces A1, A2,… peuvent être uniformisées pour recevoir des modules M1, M2… adaptés à différents vérins fonctionnant avec des débits différents simplifiant ainsi la fabrication et la mise en place des installations hydrauliques.
Les modules peuvent également recevoir des composants particuliers comme l’amortisseur 5 en forme de boîtier qui se fixe simplement au module Mi1 pour se brancher sur un orifice communiquant avec la ligne L1 dans le module M1.
En pratique, le décalage des canaux de l’interface permet de distinguer dans leur position de montage, les deux canaux LP, LT et facilite ainsi le branchement des conduites composant les lignes LP, LT tout en ayant un encombrement minimum pour permettre leur installation déportée au plus près des branchements de leur vérin.
Les lignes LP, LT sont interrompues par des interfaces Ai1, Ai2 et elles sont remplacées par des segments de ligne SgPi, SgTi entre les interfaces des éléments E1, E2 et par les lignes LPi-1, LTi-1 avec l’interface amont Ai-1,2 ou avec les lignes LPi+1, LTi+1 avec l’interface aval Ai+1,1 sauf pour la première interface à partir de la pompe P et du réservoir T (les deux éléments sont associés l’un à l’autre) et en bout des lignes, après le dernier élément hydraulique.
Les liaisons hydrauliques entre un module et son interface se font par le simple accolement de ces deux composants de l’élément hydraulique E1, E2 de façon que les orifices MPi1, MTi1 du module Mi1 viennent contre les orifices APi1, ATi1 de la face de l’interface Ai,1. Il en est de même pour la jonction du module Mi2 et à son interface Ai2. La sortie MVi1 du module Mi1 est reliée par une conduite Li1 figurée par sa conduite, au vérin Vi ; de même, la sortie MVi2 du module Mi2 est reliée par une conduite Li2 à l’autre chambre Ci2 du vérin Vi.
La montre un exemple de branchement des trois vérins V1, V2, V3 auxquels sont associées des installations hydrauliques 100-1, 100-2, 100-3 dont les éléments E1, E2 découplés, apparaissent, pour certains, par exemple, ceux des vérins V2, V3. Les lignes LP, LT sont composées de segments reliant les éléments les uns aux autres en série.
De façon résumée, l’invention a pour objet une installation hydraulique 100, reliée à un vérin V à deux chambres C1, C2 séparées par un piston (VP), dont la tige VT traversant l’une V2 des chambres C1, C2 est reliée à un équipement O recevant une charge, installation comprenant : une unité de commande UC reliée à une manette Mn actionnée par l’opérateur pour manœuvrer l’équipement O avec le vérin V une pompe P alimentant les chambres C1, C2)du vérin par une ligne de pompe LP et un réservoir T recevant le liquide hydraulique de retour du vérin V par une ligne de réservoir LT, installation caractérisée en ce qu’elle comprend en outre :
deux modules électrohydrauliques M1, M2 indépendants et déportés associés à une chambre C1, C2 respective par une ligne de chambre L1, L2 et reliés à la ligne de pompe LP et à la ligne de réservoir LT et comprenant chacun un tiroir principal hydraulique, proportionnel 1 reliant la conduite de chambre L1, L2 à la ligne de pompe LP et à la ligne de retour LT une chambre pilote 11 actionnant le tiroir principal 1 par une liaison hydraulique et, un tiroir de commande 2 électrohydraulique, proportionnel, reliant la ligne de pompe LP à la chambre pilote 11 et recevant le signal de commande ΣS de l’unité de commande UC, les modules M1, M2 de l’installation sont reliés chacun par une interface A1, A2 à la ligne de pompe LP et à la ligne de réservoir LT.
Suivant une caractéristique, les interfaces A1, A2 sont branchées sur les lignes LP, LT par deux points de raccordement d’entrée EPi1, EPi2 et deux points de raccordement de sortie STi1, STi2 et par un branchement d’alimentation Api1, Api2 et un branchement de retour Ati1, Ati2 aux points de raccordement d’entrée MPi1, MPi2 et au point de raccordement de sortie MTi1, MTi2 des modules M1, M2 associés.
Suivant une caractéristique les points de raccordement d’entrée MP1, MP2 et les points de sortie MTi1, MTi2 des deux modules M1, M2 sont réalisés dans une face du module M1, M2 et dans des positions homologues des points de raccordement de sortie AP1, AP2)ou AT1, AT2 des interfaces A1, A2 dans la face d’assemblage des interfaces A1, A2 pour être accolées face à face M1/A1), (M2/A2 et former deux ensembles E1 et E2, déportés, destinés à être installés chacun près de son branchement à la chambre C1, C2 du vérin V.
Suivant une caractéristique - l’unité de commande UC est reliée à une manette Mn pour générer le signal électrique de commande ΣS de la section de sortie Sec du module M1, M2 recevant le débit sortant Qout du vérin V en fonction des paramètres : contrepression de consigne Pcp de la sortie du vérin V, pression de consigne du réservoir PT, débit entrant Qin dans le vérin V.
Suivant une caractéristique la section de consigne Sec de l’étranglement traversé par le débit sortant Qout est donnée par la formule de Bernoulli, simplifiée :
Sec=k ΔP= Pcp-PT
formule dans laquelle,
K est un coefficient dépendant de la conduite (coefficient de section Cd) et de la masse volumique du liquide (ρ).
K=cd √ρ
Suivant une caractéristique la pression de consigne PcP est choisie parmi :
- une valeur fixe prédéfinie,
- une valeur variable en fonction de la manœuvre de la manette Mn,
- une valeur obtenue à partir d’une mesure d’un capteur de pression,
De façon particulièrement avantageuse, l’invention a pour objet une installation hydraulique 100, reliée à un vérin V à deux chambres C1, C2 séparées par un piston VP, dont la tige VT traversant l’une des chambres C1, C2 est reliée à un équipement O recevant une charge. Cette installation comprend : une unité de commande UC reliée à une manette Mn actionnée par l’opérateur pour manœuvrer l’équipement O avec le vérin V une pompe P alimentant les chambres C1, C2 du vérin par une ligne de pompe LP et un réservoir T recevant le liquide hydraulique de retour du vérin V par une ligne de réservoir LT, l’installation est caractérisée en ce qu’elle comprend en outre : deux modules électrohydrauliques M1, M2 indépendants et déportés associés à une chambre C1, C2 respective par une ligne de chambre L1, L2 et reliés à la ligne de pompe LP et à la ligne de réservoir LT et comprenant chacun : un tiroir principal hydraulique, proportionnel 1 reliant la conduite de chambre L1, L2 à la ligne de pompe LP et à la ligne de retour LT, une chambre pilote 11 actionnant le tiroir principal 1 par une liaison hydraulique et, un tiroir de commande 2 électrohydraulique, proportionnel, reliant la ligne de pompe LP à la chambre pilote 11 et recevant le signal de commande ΣS de l’unité de commande UC, au moins l’un des modules M1, M2 comprend un tiroir de retenue 4 dans la ligne de chambre L1, L2 entre la chambre C1, C2 et le tiroir principal 1, le tiroir de retenue 4 fonctionnant comme une valve de retenue ayant un segment 41 de blocage du débit sortant de la chambre associée et passant dans le sens opposé, et un segment 42 passant, ce tiroir de retenue 4 ayant un actionneur 43 électromagnétique, commandé directement par l’unité centrale UC indépendamment de la commande du tiroir principal 1 de ce module M1, M2.
Dans le cas de cette installation, les deux modules M1, M2 sont équipés chacun d’un tiroir de retenue 4.
NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX
100 Installation hydraulique
1 Tiroir principal
11 Chambre pilote
111 Segment de retour
112 Segment intermédiaire
113 Segment d’alimentation
114 Segment d’arrêt
12 Ressort
2 Tiroir de commande
21 Pilote électromécanique
22 Ressort de rappel
3 Clapet de surpression
4 Tiroir auxiliaire
41 Segment de la fonction antiretour
42 Segment de la fonction de passage
43 Actionneur électrohydraulique
5 Amortisseur
51 Cellule d’expansion
52 Tiroir d’activation
6 Capteur de pression
7 Clapet antiretour
C1, C2 Chambres du vérin
VP Piston
VT Tige du piston
O Equipement dans ses charges
UC Unité de commande
Mn Manette
Sm Signal de la manette
P Pompe
LP Ligne de pompe
T Réservoir
LT Ligne de réservoir
UA Unité électrohydraulique
M1, M2 Modules électrohydrauliques
L1, L2 Lignes de chambre
S1, S2 Section des chambres
Sec Section de sortie de consigne
ΣS Signal électrique de commande
Qin débit entrant
Qout débit sortant
Vi Vérin
Ci1 Chambre 1
Li1 Liaison de la chambre Ci1 au module MI1
Mi1 Module commandant la section de la liaison avec la chambre Ci1
MVi1 Entrée de vérin du module Mi1
MPi1 Entrée de pompe du module Mi1
MTi1 Sortie de réservoir du module Mi1
Ai1 Interface du module Mi1
APi1 Liaison pompe-module Mi1
ATi1 Liaison réservoir-module Mi1
EPi1 Entrée interface pompe
ETi1 Entrée interface réservoir
SPi1 Sortie interface pompe
STi1 Sortie interface réservoir
SgPi1 Segment ligne pompe entre les deux interfaces Ai1, Ai2
SgTi Segment ligne pompe entre les deux réservoirs Ai1, Ai2
LPi Ligne pompe en amont de Vi
LTi Ligne réservoir en amont de Vi
LPi+1 Ligne pompe en aval de Vi
LTi+1 Ligne réservoir en aval de Vi
Ai1 Interface module Mi1

Claims (9)

  1. Installation hydraulique (100), reliée à un vérin (V) à deux chambres (C1, C2) séparées par un piston (VP), dont la tige (VT) traversant l’une (V2) des chambres (C1, C2) est reliée à un équipement (O) recevant une charge,
    installation comprenant :
    - une unité de commande (UC) reliée à une manette (Mn) actionnée par l’opérateur pour manœuvrer l’équipement (O) avec le vérin (V)
    - une pompe (P) alimentant les chambres (C1, C2) du vérin par une ligne de pompe (LP) et un réservoir (T) recevant le liquide hydraulique de retour du vérin (V) par une ligne de réservoir (LT),
    installation caractérisée en ce qu’elle comprend en outre :
    * deux modules électrohydrauliques (M1, M2) indépendants et déportés associés à une chambre (C1, C2) respective par une ligne de chambre (L1, L2) et reliés à la ligne de pompe (LP) et à la ligne de réservoir (LT) et comprenant chacun :
    * un tiroir principal hydraulique, proportionnel (1) reliant la conduite de chambre (L1, L2) à la ligne de pompe (LP) et à la ligne de retour (LT)
    * une chambre pilote (11) actionnant le tiroir principal (1) par une liaison hydraulique et,
    * un tiroir de commande (2) électrohydraulique, proportionnel, reliant la ligne de pompe (LP) à la chambre pilote (11) et recevant le signal de commande (ΣS) de l’unité de commande (UC),
    les modules (M1, M2) de l’installation sont reliés chacun par une interface (A1, A2) à la ligne de pompe (LP) et à la ligne de réservoir (LT).
  2. Installation hydraulique (100) selon la revendication 1,
    caractérisée en ce que
    - les interfaces (A1, A2) sont branchées sur les lignes (LP, LT) par deux points de raccordement d’entrée (EPi1, EPi2) et deux points de raccordement de sortie (STi1, STi2) et par un branchement d’alimentation (Api1, Api2) et un branchement de retour (Ati1, Ati2) aux points de raccordement d’entrée (MPi1, MPi2) et au point de raccordement de sortie (MTi1, MTi2) des modules (M1, M2) associés.
  3. Installation hydraulique (100) selon la revendication 2,
    caractérisée en ce que
    les points de raccordement d’entrée (MP1, MP2) et les points de raccordement de sortie (MT1, MT2) des deux modules (M1, M2) sont réalisés dans une face du module (M1, M2) et dans des positions homologues de celles des points de raccordement de sortie (AP1, AP2) ou (AT1, AT2) des interfaces (A1, A2) dans la face d’assemblage des interfaces (A1, A2) pour être accolées face à face (M1/A1), (M2/A2) et former deux ensembles (E1) et (E2), déportés, destinés à être installés chacun près de son branchement à la chambre (C1, C2) du vérin (V).
  4. Installation hydraulique (100) selon la revendication 1,
    caractérisée en ce que
    - l’unité de commande (UC) est reliée à une manette (Mn) pour générer le signal électrique de commande de la section de sortie du module recevant le débit sortant du vérin, en fonction des paramètres :
    - contrepression de consigne (Pcp) de la sortie du vérin (V),
    - pression de consigne du réservoir (PT),
    - débit entrant (Qin) dans le vérin (V).
  5. Installation hydraulique (100) selon la revendication 4,
    caractérisée en ce que
    la section de consigne (Sec) de l’étranglement (Se) traversé par le débit sortant (Qout) est donnée par la formule de Bernoulli, simplifiée :
    Sec=k ΔP= Pcp-PT
    formule dans laquelle,
    K est un coefficient dépendant de la conduite (coefficient de section Cd) et de la masse volumique du liquide (ρ) K=CT√ ρ.
  6. Installation hydraulique (100) selon les revendications 1 à 5,
    caractérisée en ce que
    la pression de consigne (PcP) est choisie parmi :
    - une valeur fixe prédéfinie,
    - une valeur variable en fonction de la manœuvre de la manette (Mn),
    - une valeur obtenue à partir d’une mesure d’un capteur de pression,
  7. Installation hydraulique (100), reliée à un vérin (V) à deux chambres (C1, C2) séparées par un piston (VP), dont la tige (VT) traversant l’une des chambres (C1, C2) est reliée à un équipement (O) recevant une charge,
    installation comprenant :
    - une unité de commande (UC) reliée à une manette (Mn) actionnée par l’opérateur pour manœuvrer l’équipement (O) avec le vérin (V)
    - une pompe (P) alimentant les chambres (C1, C2) du vérin par une ligne de pompe (LP) et un réservoir (T) recevant le liquide hydraulique de retour du vérin (V) par une ligne de réservoir (LT),
    installation caractérisée en ce qu’elle comprend en outre :
    * deux modules électrohydrauliques (M1, M2) indépendants et déportés associés à une chambre (C1, C2) respective par une ligne de chambre (L1, L2) et reliés à la ligne de pompe (LP) et à la ligne de réservoir (LT) et comprenant chacun :
    * un tiroir principal hydraulique, proportionnel (1) reliant la conduite de chambre (L1, L2) à la ligne de pompe (LP) et à la ligne de retour (LT)
    * une chambre pilote (11) actionnant le tiroir principal (1) par une liaison hydraulique et,
    * un tiroir de commande (2) électrohydraulique, proportionnel, reliant la ligne de pompe (LP) à la chambre pilote (11) et recevant le signal de commande (ΣS) de l’unité de commande (UC),
    - au moins l’un des modules (M1, M2) comprend un tiroir de retenue (4) dans la ligne de chambre (L1, L2) entre la chambre (C1, C2) et le tiroir principal (1),
    le tiroir de retenue (4) fonctionnant comme une valve de retenue ayant un segment (41) de blocage du débit sortant de la chambre associée et passant dans le sens opposé, et un segment (42) passant,
    - ce tiroir de retenue (4) ayant un actionneur (43) électrohydraulique, commandé directement par l’unité centrale (UC) indépendamment de la commande du tiroir principal (1) de ce module (M1, M2).
  8. Installation hydraulique (100) selon la revendication 7,
    caractérisée en ce que
    les deux modules (M1, M2) de l’installation sont équipés chacun d’un tiroir de retenue (4).
  9. Installation hydraulique (100) selon la revendication 1,
    caractérisée en ce qu’elle comprend :
    un amortisseur (5) relié à la ligne (L1) entre l’un des modules (M1, M2) et le vérin (V) cet amortisseur étant composé d’une cellule d’expansion (51) reliée à la ligne (L1) par un tiroir (52) électro-commandé par l’unité centrale (UC).
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