Brevet FR2004917A1 — publié le 19691205

la présente invention concerne les appareils moteurs commandés par des fluides, tels que les vérins et en particulier un dispositif pour empêcher la cavitation dans ces appareils. 5 La présente invention est destinée principalement à ô-tr.eitltiliàéft dans le cas d'un vérin hydraulique à double effet, et elle est décrite ci-après pour cette application & titre d'exemple, mais il doit être compris qu'elle peut être utilisée pour de nombreux autres types de moteurs entraînés par des 10 fluides* Il existe certaines conditions de travail pour lesquelles des forces extérieures peuvent tirer ou pousser le piston d'un vérin hydraulique dans le même sens que la force du fluide d'entraînement agissant sur le vérin, mais à une vitesse 15 supérieure à celle normalement provoquée par le fluide d'entraînement arrivant dans le vérin. Une telle condition peut apparaître, par exemple-quand le vérin est utilisé pour élever la benne d'un camion à benne basculante pour le décharger. Pendant la partie initiale 20 de la course de travail, le vérin agit en opposition au poids de la charge de la benne, mais à partir d'un certain point le centre de gravité de la charge peut passer'au-delà de l'axe de pivotement. Pendant le reste de la course, la charge a tendance à entraîner le vérin dans le même sens que celui résultant du 25 fluide d'entraînement envoyé au vérin. Il existe de nombreux autres systèmes actionnés par des'fluides dans lesquels une condition similaire peut apparaître. Dans ces conditions, il peut en résulter un phénomène de cavitation qui peut provoquer des mouvements brusques non contrôlés, des"vibrations et éventuellement 30 un endommageaient et d'autres effets indésirables. La course rapide et les charges de choc consécutives peuvent aussi endommager les organes. Pour éviter la cavitation, il a été courant jusqu'ici d'utiliser une soupape de remplissage ou un dispositif analogue 35 pour diriger le liquide déchargé d'une extrémité du vérin vers l'autre extrémité afin de compléter la quantité de liquide d'entraînement arrivant au vérin. Ce moyen n'est pas toujours entièrement satisfaisant pour empêcher la cavitation, et dans 69 08788 2 2004917 certains cas une soupape de remplissage n'est pas efficace dans ce but, et comme elle ne peut pas commander la vitesse de développement du vérin, il peut en résulter des chocs et un endommageraient quand le vérin atteint la limite de sa courseo 5 Pour le transfert du liquide entre les extrémités du vérin à une vitesse convenable pour devancer la cavitation, la soupape de remplissage doit souvent être très volumineuse et coûteuse0 Dans des cas extrêmes les dimensions et le prix rendent la soupape prohibitive® Cela peut être le cas si la tendance du 10 piston à dépasser la vitesse du liquide d'entraînement est exceptionnellement prononcée en raison d'une charge très importante. Quand il existe une différence très appréciable des sections transversales des volumes de liquide sur les côtés opposés du piston, le liquide échappe & une vitesse insuffisante pour repré-15 senter le complément du liquide normal d'entraînement. De ce fait une soupape classique de remplissage, tout au moins de dimensions acceptables, ne peut pas toujours empêcher que les charges de ' choc endommagent le vérin ou empêcher d'une façon sûre la cavitation et ses effets indésirables. 20 La présente invention a pour objet un système à fluide apportant une protection positive contre la cavitation dans un v érin hydraulique ou Tin autre moteur à liquide par une limitation automatique à tout moment de la vitesse d'échappement du liquide pour l'adaptation à la vitesse d'arrivée du liquide 25 d'entraînement dans le vérin bu le moteur. , La dimension du passage variable d'écoulement à l'échappement du liquide du vérin est déterminée par un élément de distributeur déplacé en fonction de la variation de la pression du liquide d'entraînement du vérin. En particulier, cet élément 30 de distributeur est déplacé pour réduire la dimension du passage d'échappement en réponse & une diminution de la pression du liquide d'entraînement afin de maintenir des pressions convenablement équilibrées du liquide dans le vérin^ indépendamment des forces extérieures agissant sur celui-ci. L'invention empêche aussi 35 l'effet dynamique résultant du choc de la charge contre les butées du vérin & la fin de la course. L'invention apporte ainsi un dispositif compact et sûr pour empêcher la cavitation dans un système 'hydraulique. 69 08788 3 2004917 Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple, et faite en se référant au dessin annexé, sur lequel ï 5 La figure unique est une coupe schématique dîun distributeur anticavitation selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, avec différentes parties d'un système hydraulique d'un camion à benne basculanteo L'équipement de camion représenté comprend un vérin 10 hydraulique 11 comportant un piston 12 avec une tige de piston 13 à mouvement alternatif longitudinal» Le vérin 11 est représenté suivant cet exemple utilisé dans un cas typique pour lequel une caractéristique dfanticavitation est désirable. Plus particulièrement, le vérin 11 est utilisé pour faire basculer la benne 14 15 d'un camion 15, l'invention trouvant bien entendu son application pour d'autres système* hydrauliques dans lesquels la cavitation peut représenter un problème. La benne 14 suivant cet exemple est articulée en 17 au châssis V16 du camion, le point d'articulation étant situé un 20 peu en avant de l'extrémité arrière de la benne. Le vérin 11 est articulé à la benne 14 et au châssis 16 en avant par rapport à l'articulation 17 afin que le développement du vérin élève 1'extrémité avant de la benne pour déverser le contenu par 1*extrémité arrière. 25 - Pendant la partie initiale de la course de développe*» ment du vérin 11, celui-ci doit travailler en opposition au poids de la benne 14 et de son contenu. Cependant, avec cette disposition le centre de gravité de la benne 14 et de son seatonu est déplacé vers l'arrière pendant l'élévation de la benne, 'et le 30 centre de gravité peut dépasser vers l'arrière la verticale de l'articulation 17* A ce moment, le poids de la benne et d© son contenu exerce une traction sur la tige 13 du piéton du "ïrérin 11, et. '1 en résulte une possibilité de cavitation. Cette cavitation pôt/ï avoir lieu en l'absence d'un moyen correcteur si 1© poids 35 la benne et de son contenu tire le piston 12 du vérin à une vitesse supérieure à celle provoquée par le liquide d'entraînement péi?Strant dans l'extrémité côté culasse du vérin. Un distributeur d'anticavitation 10 est monté pour BAD ORIGINAL 69 08788 4 2004917 éviter cet effet dans les conduits hydrauliques entre le vérin 11 et la pompe 19 ou une autre source de liquide sous pression» Le distributeur d*anticavitation 1 & agit pour restreindre l'échappement du liquide hydraulique de 1*extrémité côté tige de piston 5 du vérin 11 en cas d'une diminution de la pression du liquide dans 1*extrémité côté culasse du vérin» La distributeur anticavitation "1S comporte un cozps de distributeur 21 avec quatre orifices 22, 23» 24 ©t 26® L'orifice 23 est relié par un conduit 27 & l'extrémité côté culasse 10 du vérin 11 et l'orifice 26 est relié par- un conduit 2é à l'extrémité côté tige de piston du vérin. Les orifices 22 et 24 sont reliés à un distributeur de commande 29 à travers deux conduits 31 et 3.2. Le distributeur de commande 29 peut être actionné par le conducteur pour provoquer le développement ou la contraction 15 du vérin 11 afin de provoquer l'élévation ou l'abaissement de la benne 14* Le distributeur de commande 29 reçoit à travers un conduit 35 le liquide tel que de l'huile sous pression d'une pompe 19, et il est raccordé par un conduit d'échappement 33 au 20 réservoir de liquide 34* Le distributeur 29 commandé manuellement en 65 comporte une première position M (montée) pour laquelle» le liquide haute pression est dirigé vers l'orifice 22 du distributeur 16 ët l'orifice 24 ast relié au réservoir 34 pour provoquer le développement du vérin 11 de là façon expliquée plus . 25 en détail ci-après» Dans une seconds position D (despente) du tiroir de distributeur 29.l'orifice 24 du distributeur 18 reçoit le liquida haut© pression et l'orifice 22 est relié au réservoirs et dans une troisième position B du tiroir les deux orifices 22 et 24 sont bloqués pour maintenir 1© vérin 11 dans la position 30 établie. Le distributeur 29 peut comporter une quatrième position F dite de 51 flottement" pour laquelle les conduits 31 et 32 sont connectés l'un à l'autre pour permettre le passage du liquida de l'extrémité côté culasse à l'extrêsdtê côté tige de piston " du vérin 11. 35 Pour établir un passage pour le liquide vers le côté culasse du vérin 11 pendant le développement et pour l'échappement du liquide du côté culasse pendant la contraction, un passage noa-restreint 36 est formé dans le corps 21 du distributeur pour faire, BAO PRIGÎNAL.. 69 08788 5 2004917 communiquer les orifices 22 et 23 « le corps de distributeur 21 comporte un alésage étagé 37 contenant un tiroir 38 mobile axialement pour établir un passage d'écoulement variable entre l'extrémité côté tige de 5 piston du vérin 11 et le distributeur de commande 29„ Un passage 39 du corps de distributeur 21 fait communiquer l'orifice 26 avec une partie de diamètre supérieur 41 de l'alésage 37« Le corps 21 comporte un autre passage 42 faisant communiquer l'orifice 24 avec la partie de diamètre normal 43 de l'alésage 37• Le tiroir 38 10 comporte à une extrémité une portée 44 normalement entourée par la partie de grand diamètre 41 de l'alésage 37, et une partie de diamètre réduit 46 dans la partie 43 de l'alésage 37» Par suite, des mouvements axiaux appropriés du tiroir 38 permettent le blocage par le bord 47 entre le passage 39 et la partie ou chambre 43 ou 15 l'établissement d'un passage de dimension variable entre ces deux parties. Pour éviter une sensibilité excessive de l'ouverture f dïécoulement entre les passages 42 et 39 du fait des déplacements du tiroir 38, le bord 47 du tiroir comporte des rainures 48 formées / radialement. 20 Pendant la course de développement du vérin 11, le bord 47 établit ainsi un passage restreint variable entre l'extrémité côté tige de piston du vérin et le vérin de commande 29» le degré de restriction dépendant de la position axiale du tiroir 36» La position axiale du tiroir 38 est à son tour déterminée par la 25 pression du liquide dans l'extrémité côté culasse du vérin 11. Plus -particulièrement, le tiroir 38 est commandé par la pression du liquide dans le passage 36 qui communique avec l'extrémité côté culasse du vérin 11. L'extrémité 49 du tiroir 38 est située dans une 30 chambre de grand diamètre 51 formée à l'extrémité de l'alésage 37, et cette extrémité est munie d'un disque 52 dépassant radialement. Un ressort 53 travaillant à la compression entoure l'extrémité 49 du tiroir dans la chambre 51 pour agir sur le disque 52 dans le sens voulu pour que le tiroir 38 coupe la communication entre les 35 passages 39 et 42 par son bord 47® En l'absence d'une force opposée sur le tiroir 38, le passage est par suite fermé à partir de l'extrémité côté tige du vérin 110.Un passage 54 fait communiquer le passage 36 communiquant avec l'extrémité côté culasse du vérin 69 08788 6 2004917 11 et la chambre 51 formée à l'extrémité de l'alésage 37» La pression du liquide dans l'extrémité côté culasse du vérin 11 est ainsi transmise à la chambre 51 pour agir sur une portée 55 constituant un piston du tiroir 50, ce piston se trouvant dans 5 l'alésage 37 à proximité de la chambre 51 « Le tiroir 30 comporte un passage 56 qui fait communiquer la chambre 43 de l'alésage avec l'extrémité de l'alésage 37 opposée à celle contenant le ressort 53 pour permettre l'échappement du liquide de cette extrémité. 10 Pendant le fonctionnement le vérin 11 est développé quand le tiroir du distributeur de commande 29 est placé pour faire communiquer le refoulement de la pompe 19 avec l'orifice 22 du distributeur d'anticavitation. Le liquide passe à travers le passage 36, l'orifice 23, et le conduit 27 vers l'extrémité côté 15 culasse du vérin pour agir sur le piston 12. Pendant la course du piston 12 et de sa tige de piston 13 vers l'extérieur, le liquide est refoulé de l'extrémité côté tige du vérin 11 à travers le conduit 28, l'orifice 26 et le passage 39. Le liquide passe ensuite Rêvant le bord 47 du tiroir 38 puis k travers le passage 20 42 et l'orifice 24 vers le réservoir 34, à travers le distributeur de commande 29» La dimension du passage d'écoulement devant le bord 47 du tiroir est déterminée par la position axiale du tiroir 38, et cette position est fonction de la pression du liquide présent dans 25 l'extrémité côté culasse du vérin 11, comme il a été' indiqué ci-dessus. Si la pression augmente dans l'extrémité côté culasse du vérin, cette augmentation de la pression est transmise à la chambre 51, et la pression agit contre le piston 55 du tiroir pour augmenter le passage d'écoulement devant le bord 47 et permettre par 30 suite une vitesse supérieure d'échappement à partir de l'extrémité côté tige du vérin. Inversement, si la pression décroît dans l'extrémité côté culasse du vérin 11 en raison d'un déplacement du piston 12 supérieur à celui résultant du liquide sous pression dans cette extrémité, cette diminution de la pression est transmise 35 à la chambre 51 et le ressort 53 peut déplacer le tiroir 38 pour augmenter l'étranglement par le bord 47. Cela empêche un déplacement trop rapide du piston 12 et par suite la cavitationo En l'absence d'une autre disposition, la structure décrite ci-dessus bloquerait le passage d'écoulement vers l'extré- 69 08788 7 2004917 aité côté tige du vérin quand le tiroir du distributeur de commande 29 est placé dans la position provoquant une course de retrait du piston du vérin® Pour permettre le passage du liquide hydraulique de la pompe 19 vers l'extrémité côté tige du vérin 11 pour 5 faire rentrer la tige de piston, une soupape de retenue $7 établit . -le communication directe entre les passages 42 et 39, en by-pass i bord 47 mais en limitant le sens de circulation au sens allant ûu passage 42 au passage 39. La soupape de retenue 57 représentée comporte un piston 58 qui vient porter sur un siège de soupape 59 10 de l'extrémité du passage 61 faisant communiquer les passages 42 et 39 quand le piston est soulevé. Un ressort 62 repousse le piston 58 vers le- siège de soupape» Quand le piston 58 coupe le passage 39 suivant l'exemple représenté, le passage 39 comporte une rainure, par exemple circulaire, d'un diamètre supérieur à 15 celui de l'alésage de la soupape pour que le piston ne bloque pas le passage. La communication directe est ainsi empêchée entre les passages 39 et 42 pendant une course de développement du véïin 11, et par contre la soupape 57 est ouverte pendant une course de retrait-afin que le liquide sous pression arrivant par l'orifice 24 20 puisse passer à l'orifice 26 et par suite à l'extrémité côté tige du vérin. Dans le cas de l'exemple considéré cî-dessus suivant lequel le vérin 11 fait basculer la benne d'un camion, il n'y a pas de problème sérieux du point de vue de la cavitation 25 pendant une course de retrait du piston du cylindre, parce qu'à ce ^moment la benne 14 du camion est"vide« Cependant, dans d'autres sas il peut exister une possibilité* de cavitation aussi bien pendant la course de développement que pendant la course d® contrat tion, et un étranglement variable peut bien entendu êtra établi 30 dans le circuit vers l'extrémité côté culasse du vérin. Bien entendu, la description qui préside nçest pas 1:' ûitative, et l'invention peut être mise an oeuvre suivant d'autres "/sciantes, sans que l'on sorte de 3on cadre. 69 08788 8 2004917 REVENDICATIONS 1• Dispositif d'anticavitation pour un système hydraulique comportant un moteur hydraulique tel qu'un vérin comportant deux chambres de travail, l'une recevant du liquide sous pression et " le liquide pouvant échapper simultanément de la seconde chambre, 5 caractérisé par un distributeur connecté à la seconde chambre du vérin pour établir un passage d'écoulement pour le liquide échappant de cette chambre, le distributeur comportant un élément pouvant être déplacé pour faire varier la dimension du passage d'écoulement, cet élément mobile répondant à une augmentation d© 10 la pression dans la première chambre en augmentant la section de passage d'échappement et répondant à une diminution de la pression dans la première chambre en réduisant la section de passage d'échappement. 2. Dispositif d'anticavitation selon la revendication 1 15 caractérisé en ce que le distributeur comporte un corps de distributeur dans lequel est formé le passage d'écoulement et une chambre communiquant avec la première chambre du vérin, l'élément mobile comportant une première partie établissant un étranglement variable dans le passage d'écoulement et une seconde partie exposée 20 & la pression du liquide dans la chambre du distributeur afin que le liquide d'entraînement du vérin agisse sur l'élément mobile, un ressort agissant sur l'élément mobils en opposition à la pression exercée par le liquide d'entraînement® 3. Dispositif hydraulique pour envoyer un liquide d'entrsi-25 nement dans un vérin comportant un piston avec une tige de piston pouvant être développée et rétractée, le cylindre du vérin comportant un orifice à chaque extrémité pour la circulation du liquide, caractérisé par une source de liquide sous pression, un distributeur de commande entre la source de liquide sous pression et le 30 vérin pour diriger le liquide vers une extrémité du vérin et permettre 1'échappement du liquide de la seconde extrémité, ©t un distributeur d'anticavitation connecté à la seconde extrémité du /érin pour établir un passage d'écoulement pour le liquide échappant de cette extrémité, le distributeur d'anticavitation compor- • tant un élément situé dans ce passage et mobile pour fairs varier 35 l'ouverture d© se passage d'écoulement, cet élément répondant â 69 08788 9 2004917 la pression du liquide dans la première extrémité du vérin. 4» Dispositif hydraulique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le distributeur d'anticavitation comporte un alésage formant une partie du passage d1échappement et une 5 chambre communiquant avec la première extrémité du vérin, 1*élément mobile étant un tiroir comportant un bord dans l'alésage de façon que le déplacement axial du tiroir fasse varier la section de passage pour le liquide échappant de la seconde extrémité du vérin et un dispositif élastique rappelant le tiroir dans le sens ten-10 dant à réduire la section de passage d*échappement, la pression du liquide dans la chambre de l'extrémité de l'alésage agissant sur le tiroir en sens opposé à la force exercée sur celui-ci par le dispositif élastique. 5» Dispositif hydraulique selon la revendication 3, 15 caractérisé en ce que le distributeur de commande comporte une première position pour laquelle le liquide sous pression est dirigé vers la première extrémité du vérin et le liquide échappant de l'autre extrémité du vérin passe vers la source de liquide à travers le distributeur d'anticavitation, une seconde position 20 pour laquelle le. liquide sous pression est envoyé dans la seconde extrémité du vérin et échappe de la première extrémité, le distributeur d'anticavitation comportant de plus une soupape de retenue pour établir un passage supplémentaire entre le distributeur de commande et la seconde extrémité du vérin, ce passage supplémen-25 taire établissant un by-pass^par rapport à l'élément mobile et la soupape de retenue permettant le passage du liquide du distributeur de commande vers la seconde extrémité du vérin et bloquant le passage en sens inverse.