Brevet FR2005610A1 — publié le 19691212

M 10047 1 2005610 La présente invention concerne un amplificateur pneumatique de puissance comportant une membrane disposée dans un boîtier et soumise, d'un côté, à la pression d'entrée, et, de l'autre côté, à la pression de sortie. La membrane commande une soupape d'admission d'air et une soupape de décharge de la chambre 5 dans laquelle règne la pression de sortie. Les sièges des soupapes sont décalés latéralement parrapport à l'axe de la membrane et leurs obturateurs sont reliés à la membrane par l'intermédiaire d'un plateau fixé au centre de celle-ci. Le but des amplificateurs pneumatiques de puissance est de fournir une quantité d'air qui est un multiple de la quantité d'air à l'entrée sous une 10 pression qui est en règle générale identique à la pression d'entrée. Le fonctionnement de l'amplificateur est basé sur une comparaison des forces exercées par la pression d'entrée et la pression de sortie sur les deux côtés de la membrane. Celle-ci est déformée en cas de perturbation de l'équilibre des forces et elle coaaande les deux soupapes de façon à rétablir cet état d'équilibre. Les deux 15 soupapes doivent Stre fermées dans cet état, afin d'éviter une consommation d'air trop importante. Les amplificateurs connus comportent, le plus souvent, des membranes doubles ou plusieurs membranes superposées. L'admission et la décharge sont coaaandées par une soupape à double cône qui coopère, d'une part, avec une 20 ouverture d'admission prévue dans le boîtier et, d'autre part, avec une ouverture de décharge prévue sur le plateau de la membrane, la décharge s Effectuant à travers l'espace formé entre les deux membranes. La fabrication d'un tel appareil est relativement coûteuse. La soupape à cône double, qui se compose de plusieurs parties disposées coaxialement et concentriquement, est compliquée 25 et doit être fabriquée avec une grande précision. En outre, les surfaces effectives des deux membranes doivent être ajustées avec précision. Gela se traduit par des tolérances de fabrication étroites, ce qui rend ces appareils coûteux. La hauteur des amplificateurs connus est en outre assez importante, en raison de la superposition des membranes ët de la disposition concentrique 30 des soupapes. On connaît également un amplificateur pneumatique dont les soupapes sont conmandées par un soufflet. Les obturateurs des deux soupapes sont, dans ce cas, reliés au soufflet par un levier qui est articulé au soufflet en son milieu et dont les extrémités sont articulées avec les obturateurs des deux 35 soupapes par l'intermédiaire de tiges. Cette liaison entre le soufflet et les obturateurs des soupapes est cependant désavantageuse, car les deux soupapes peuvent s'ouvrir simultanément lorsque le levier pivotant oscille à la façon d'un fléau de balance. De tels pivotements peuvent être provoqués par des 69 10047 2 2005610 vibrations de l'amplificateur pendant son utilisation, ainsi que par des variations du fluide sous pression, ce qui peut entraîner des erreurs de réglage et des oscillations nuisibles dans le circuit de sortie de l'amplificateur. L'usure des articulations est, en ou1:?e, accrue et leurs frottements 5 diminuent la précision de réglage. Le but de l'invention es'c de créer un amplficateur qui est notablement plus simple que les types d'amplificteurs connus, qui nécessite des frais de fabrication considérablement plus faibles., mais qui est, au moins, équivalent du point de vue de sa fonction. Selon une caractéristique essentielle de 10 l'invention, une tige de commande est fixée rigidement dans le plateau de la membrane au-dessus des deux sièges de soupape, chacune des tiges pouvant commander l'obturateur de la soupape associée dans au moins un Sens. L'amplificateur de l'invention distingue surtout par sa conformation simple, ainsi que par l'afcsance d5articulations entre la membrane 15 et les soupapes. Par suite de la disposition séparée des soupapes et de la commande directe de celles-ci par les tigais reliées rigidemsnt à la membrane, on peut non seulement utiliser des soupapea simples mais on obtient également une grande précision de réglage, qui n'ist pas affectée par des vibrations et des variations pouvant se produire pendant l'utilisation. En raison de 20 l'emploi d'une seule membrane, on obtient automatiquement une surface d'attaque de même grandeur pour la pression d'entrée et la pression de sortie, de sorte qu'un ajustement précis des surfaces effectives de la membrane n'est pas nécessaire. La hauteur de l'appareil est. par suite, diminuée également. Les tiges de commande montées sur le plateau de la membrane assurent une com-25 mande positive des soupapes, la membrane prenant chaque fois appui par 1 * intermédiaire d'une tige de commande sur le siège de l'une des deux soupapes, en effectuant un basculement autour du point ci*appui, de sorte que les deux soupapes ne peuvent pas être ouvertes en même temps. En revanche, elles peuvent être fermées simultanément lorsque la membrane est en position d'équilibre. 30 Selon une autre caractéristique de l'invention, le plateau de la membrane peut être sollicité dans le sens de la fermeture de la soupape de décharge au moyen d'un ressort, afin de garantir la fermeture de la soupape de décharge et le maintien de l'obturateur de celle-ci sur le siège de soupape, lorsque la pression d'entrée et la pression de sortie sont en équilibre. Ce 35 ressort est disposé de préférence dans la chambre dans laquelle règne la pression d'entrée. Il est monté coaxialanent par rapport au plateau de la membrane et pousse les tiges de commande contre les soupapes. L'une des extrémités du ressort peut prendre appui sur un disque dë réglage, de façon à permettre l'ajustement de la force exercée par le ressort. Le même effet BAD ORIGI 69 10047 3 2005610 peut être obtenu en choisissant l'espacement entre les sièges de soupape et le point de fixation de la membrane, de façon que l'obturateur de la soupape de décharge soit appliqué sur son siège avec une force produite par l'élasticité de la membrane elle-même. 5 L'obturateur d'au moins l'une des soupapes, par exemple celui de la soupape de décharge, est relié rigidement avec le plateau de la soupape par l'intermédiaire de la tige de commande associée afin de simplifier la fabrication de l'amplificateur selon l'invention. L'obturateur et la tige de commande sont dans ce cas fabriqués de préférence en une seule pièce. La 10 soupape d'admission peut se présenter sous la forme d'une soupape de retenue à fermeture automatique et comporter un obturateur maintenu sur le siège par un ressort, l'ouverture étant obtenue au moyen de la tige de commande associée. L'obturateur de la soupape de décharge peut cependant être constitué également par une pièce séparée de la tige de commande, cette pièce étant centrée par 1^ rapport au siège de la soupape et son élasticité agissant dans le sens de l'ouverture de la soupape. On utilise de préférence un ressort-lame dont l'une des extrémités est fixe. La tige de commande agit sur cet obturateur dans le sens de la fermeture de la soupape de décharge. Un centrage précis entre le siège de la soupape de décharge et la tige de commande associée 20 n'est, dans ce cas, pas nécessaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée qui va suivre et des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une coupe suivant l'axe d'une forme de réalisa-25 tion de l'amplificateur selon l'invention ; - la figure 2 est une coupe suivant l'axe d'une autre forme de réalisation de l'amplificateur. Une membrane 3 est tendue entre un boîtier 1 et un couvercle 2 et des chambres 4 et 5 sont prévues de part et- d'autre de cette membrane dans 30 les deux formes de réalisation. La chambre 4, se trouvant dans le boîtier 1, est en liaison permanente avec une ouverture de sortie 6. Le boîtier 1 présente, en outre, une ouverture 7 pour l'admission d'air et une ouverture 8 pour la décharge de la chambre 4. La pression d'entrée est appliquée par l'ouverture 9 qui se trouve dans le couvercle 2, dans la forme de réalisation 35 illustrée à la figure 1, et qui débouche directement dans la chambre 5. Cette ouverture 9 se trouve au contraire sur l'un des côtés du boîtier 1 dans la forme de réalisation représentée à la figure 2 et elle est dans ce cas en liaison avec la chambre 5 par l'intermédiaire d'un passage 10 traversant une ouverture du bord de la membrane 3. 69 10047 4 2005610 Les ouvertures 7 et 8 du boîtier 1 sont commandées par des soupapes, à savoir par une soupape d'admission d'air 11 prévue dans l'ouverture 7 et par une soupape de décharge 12 dans l'ouverture 8. Les sièges 13 et 14 des deux soupapes 11, 12 sont réalisés sous forme de raccords vissés dans 5 les ouvertures 7, 8 correspondantes. Des obturateurs 15 et 16 des sièges 13, 14 sont commandés par des tiges 17 et 18 se trouvant au-dessus des sièges et fixées un plateau 19 à une distance déterminée de l'axe de la membrane. Le plateau 19 est fixé au centre de la membrane 3 à l'aide d'un disque 20 et d'une vis 21. Suivant la figure 1, la chambre 5 céntporte en outre un ressort 10 hélicoïdal 22 agissant sur le plateau 19 et par suite sur les tiges de commande 17 et 18 fixées sur celui-ci, en appliquant ces tiges contre les soupapes 11 et 12. Le même effet est obtenu dans la forme de réalisation illustrée à la figure 2 par une faible tension initiale de la membrane 3. La soupape d'admission 11 se présente dans les deux formes de 15 réalisation comme une soupape de retenue à fermeture automatique. Son obturateur 15 se trouve à l'intérieur du raccord 15 formant siège de soupape et il est appliqué contre celui-ci par un ressort 23. La tige de commande 17 agit sur l'obturateur 15 dans le sens de l'ouverture. La soupape de décharge 12 est par contre réalisée de façon différente dans les deux formes de réalisation. 20 Suivant la figure lj| l'obturateur 16 ainsi que la tige de commande 18 associée sont constitués par une seule pièce qui coopère avec une face d'étanchéification conique du siège 14. La foîjpie de réalisation représentée à la figure 2 comporte un obturateur de la soupape de décharge sous forme d'un ressort-lame 24 dont la tension initiale agit dans le sens d'ouverture de la soupape et dont 25 l'une des extrémités est fixée sous le raccord 13 de la soupape d'admission 11. L'autre extrémité de la lame coopère avec une surface d'étanchéification plane du siège 14 de la soupape de décharge. L'extrémité de la lame 24 peut cependant être maintenue également sur le boîtier 1 au moyen d'une vis ou sur le raccord 14 de la soupape de décharge, au lieu d'être fixée, par le raccord 13. 30 II est également possible de prévoir à la place de la lame 24 un obturateur de la soupape de décharge qui n'est pas en contact avec la tige de commande 18, par exemple une bille ou un cône qui est centré par rapport au siège 13 et qui est sollicité dans le sens de l'ouverture par un ressort. La tige de commande 18 agit dans le sens de la fermeture de l'obturateur, constitué par la lame 24, 35 de la soupape de décharge 12. Le mode de fonctionnement des deux variantes illustrées est le même. La pression d'entrée appliquée à l'ouverture 9 et réglant dans la chambre 5 fait descendre la membrane 3. L'obturateur 16 de la soupape de décharge 12 69 10047 5 2005610 (ou la lame-ressort 24 prévue suivant la figure 2), est appliqué avec force sur le siège de soupape 14 par l'intermédiaire de la tige de commande 18. La membrane 3 effectue par suite un basculement autour du point d'appui de l'obturateur appliqué sur le siège 14 et la tige de commande 17 fait descendre 5 l'obturateur 15 de la soupape d'admission 11 contre la force du ressort ?3. La soupape d'admission 11 est par suite ouverte de sorte que l'air peut pénétrer dans la chambre 4 et remplir l'appareil pneumatique, par exemple un vérin, raccordé à l'ouverture 6 de l'amplificateur. La pression dans la chambre 4 augmente dès que l'appareil 10 raccordé à l'amplificateur est chargé et elle exerce sur la membrane 3 une force qui s'oppose à celle produite par la pression d'entrée dans la chambre 5. La membrane 3 est ramenée dans la position de repos médiane lorsque l'équilibre entre la pression d'entrée et la pression de sortie est atteint et la tige de commande 17 libère l'obturateur 15 de la soupape d'admission 11 par suite 15 d'un basculement de la membrane 3 en sens opposé, de sorte que cette soupape est fermée sous l'effet du ressort 23. Les deux soupapes 11 et 12. sont donc fermées dans cet état d'équilibre. La tension initiale agissant sur la membrane 3, fournie par le ressort 22 à la figure 1 et par l'élasticité de la membrane 3 dans la forme de réalisation représentée à la figure 2, 20 assure que la soupape de décharge 12 reste fermée pendant les basculements du plateau 18 et pendant toute la durée de l'état d'équilibre^ Cette tension s'Appose en outre à la tension initiale de la lame 24 dans la forme de réalisation suivant la figure 2 et elle annule cette tension. La figure 1 représente l'amplificateur en position d'équilibre 25 dans laquelle les deux soupapes 11 et 12 sont fermées. La soupape d'admission 11 est de nouveau ouverte par la tige de commande 17 lorsque la pression d'entrée dans la chambre 5 augmente, jusqu'à ce que la pression de sortie dans la chambre 4 ait atteint la même valeur. La membrane 3 ainsi que le plateau 19 montent lorsque la pression d'entrée dans la chambre 5 est au contraire 30 diminuée et la tige de commande 18 ouvre la soupape de décharge 12. L'obturateur 16 est soulevé de façon positive du siège 14 par la tige de commande 18 dans la forme de réalisation suivant la figure 1, tandis que la tige 18 libère au contraire le ressort-lame 24 dans la forme de réalisation suivant la figure 2, cette lame se soulevant alors du siège 14 en raison de sa 35 tension initiale. La soupape d'admission 11 reste fermée. Cette position de l'amplificateur, dans laquelle la pression de sortie dans la chambre 4 est supérieure à la pression d'entrée dans la chambre 5 et dans laquelle la membrane 3 est bombée vers le haut, est représentée à la figure 2. L'air peut s'échapper de la chambre 4 par la soupape de décharge 12 qui est à ce 69 10047 2005610 moment ouverte, jusqu'à ce que la presoion dans la chambre 4 soit égale à ia pression d'entrée dans la chambre 5, La soupace de décharge 12 est fermée par la membrane 3 qui retourne à sa position Kédiane dès que l'état d'équilibre est de nouveau atteint et la soupape 12 est maintenue avec sûreté dans J.ê 5 position de fermeture de sorte que l'amplificateur ne consomme pas d'air. La pression de sortie prélevée à l'ouverture 6 est, par conséquent, réglée avec une grande précision en fonction de la pression, d'entrée appliquée à 1'ouverture 9. Des variantes des fornes de réalisation illustrées sont évidemment 10 possibles dans le cadre de l'invention. On peuu notamment utiliser des membranes d'une autre conformation, eu un soufflet, à la place de la membrane plane illustrée. Le ressort hélicoïdal 22 prévu dans la forme de réalisation suivant la figure 1 peut être monté à côté de l'axe de la membrane, par exemple coaxialement par rapport à la tige de commande 18 de la soupape de 15 décharge 12. Ce ressort peut également être eemplacé par un ressort d'un autre type. BAD ORIGINAL 69 10047 7 2005610 REVENDICATIONS 1. Amplificateur pneumatique de puissance comportant un boîtier dans lequel est montée une membrane qui est soumise d'un côté à la pression d'entrée et de l'autre côté à la pression de sortie, cette membrane commandant 5 une soupape d'admission d'air et une soupape de décharge de la chambre dans laquelle règne la pression de sortie, les sièges des soupapes étant montés dans le boîtier en étant décalés par rapport à l'axe de la membrane, les obturateurs des soupapes étant en liaison avec la membrane par l'intermédiaire d'un plateau fixé au centre de celle-ci, caractérisé en ce qu'une tige de 10 commande est fixée rigidement dans le plateau, au-dessus des sièges des deux soupapes, ces tiges commandant les obturateurs des soupapes associées dans un sens au moins. 2. Amplificateur pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce quln ressort sollicite le plateau de la membrane dans le sens de la 15 fermeture de la soupape de décharge, ce ressort étant disposé de préférence coaxialeoent par rapport au plateau dans la chambre dans laquelle règne la pression d'entrée et il applique les tiges de commande contre les soupapes. 3. Ap£X.ficateur pneumatique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'obturateur d'au moins l'une des deux soupapes est 20 relié rigidement avec le plateau par l'intermédiaire de la tige de commande associée, l'obturateur formant de préférence une seule pièce avec la tige de comande. 4. Amplificateur pneumatique selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la soupape d'admission est une .soupape de retenue à 25 fermeture automatique et comporte un obturateur appliqué sur son siège par un ressort, la tige de commande associée agissant sur l'obturateur dans le sens de l'ouverture. 5. Amplificateur pneumatique selon l'une des revendications 1, 2 ou 4 caractérisé en ce que l'obturateur de la soupape de décharge est constitué 30 par une pièce séparée de la tige de commande, la pièce étant centrée par rapport au siège et son élasticité agissant dans le sens de l'ouverture de la soupape, cette pièce étant de préférence un ressort-lame dont l'une des extrémités est fixe et en ce que la tige de commande agit sur l'obturateur de la soupape de décharge dans le sens de sa fermeture.