Brevet FR2029382A1 — publié le 19701023

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de commande dc vérins hydrauliques, en particulier du type utilisé pour la mise en tension de fils métalliques, dc barres ou de câ- bles dans des constructions en béton précontraint. On a précédemment proposé, par exemple dans le brevet britannique n 1 o66 113, de pourvoir des vérin de précontrainte dc cellules de charge ou d'autres dispositifs sensibles à la charge qui, lorsqu'ils sont accouplés à un appareil de mesure approprié, sont capables de mesurer la charge appliquée par le vérin à moins de # 1%, ce qui correspond au degré de précision généralement imposé dans des opérations de précontrainte.On sait également, d'après le brevet précité, qu'un dispositif de commands peut t-tre associé fonctionnellement à la cellule de charge de façon à fermer le distributeur principal de commande du circuit hydraulique du vérin lorsque la charge de précontrainte atteint une valeur pré- déterminée. Pour obtenir le degré de précision précité, il est nécessaire d'arrêter le fonctionnement du vérin immédiatement lorsque la valeur prédéterminée de la charge de précontrainte est atteinte ce qui signifie, dans un vérin de précontrainte en charge, que l'alimentation en fluide du vérin doit être contrôlée avec préci- sion, On a trouvé que, lorsqu'on essayait de contrôler le fonctionnement du distributeur principal de commande, il se produisait un certain retard pour modifier le sens d'écoulement du fluide en vue do le renvoyer au réservoir, de sorte que le degré de précision désiré n'était pas toujours atteint L'invention concerne un procédé et un dispositif qui élimine ou atténue sensiblement les inconvénients mentionnés plus haut. L'invention a pour objet un procédé de commande d'un vérin hydraulique pourvu d'un distributeur de commande ou associé à un tel distributeur assurant l'alimentation en fluide à partir a'un réservoir et par l'intermédiaire d'une pompe, de l'un ou l'autre côté du piston du vérin et comportant une cellule do charge ou un autre filEmcnt sensible S une charge, ce procédé étant caractèrisé en ce quton renvoie le fluide au réservoir a partir d'un point situé entre la pompe et le distributeur de commande lorsque la char- e enregistrée par la cellule atteint une valeur prédéterminée et on empêche simultanément le retour de fluide sous pression en pro- venance du vérin, En outre, il est prévu suivant l'invention un dispositif de commande d'un vérin hydraulique cAmportant, un distributeur de commande ou associé à un tel distributeur alimentant en fluide, à partir d'un réservoir et par l'intermédiaire d'une pompe, l'un ou l'autre côté du piston du vérin, ainsi qu'une cellule de charge ou un autre élément sensible à une charge, ce dispositif comprenant une soupape de décharge branchée dans le circuit hydraulique entre la pompe et le distributeur de commande, un élément de commande agencé pour actionner la soupape de décharge de manière à dériver le fluide pompé lorsque la cellule de charge enregistre une charge désirée, et une soupape d'arret qui est branchée dans le circuit hydraulique de façon à empêcher un retour de fluide sous pression à partir du vérin. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans a suite de la description, donnée à titre d'exemple non-limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels - Figure 1 est une section droite longitudinale, en tion partielle d'une forme de vérin hydraulique auquel l'iiwention peut être appliquée, la figure montrant schématiquement le circuit hydraulique de commande, et - Figure 2 est un schéma du circuit hydraulique de commande. Sur les dessins, on a représenté un vérin de précontrainte comprenant un tube l à une extrémité duquel est disposé un piston 2 pourvu de bagues d'étanchéité 3. L'autre extrémité du tube 1 est reliée par vissage à un embout conique 4 dans lequel coulisse un manchon 5 comportant un alésage conique 6. il est prévu à Ltinté- rieur de l'alésage 6 plusieurs éléments 7 en forme de coins, orien tés radialement et appliqués contre le manchon 5 par un ressort de compression 8 prenant appui sur un chapeau 9. Il est également prévu, à l'intérieur de l'embout conique 4, un tube 10 de libération de coins qui est agencé pour entrer en contact avec les extrémités de plus faible épaisseur des coins 7. L'embout conique 4 porte un cylindre il de verrouillage à l'intérieur duquel coulisse un plongeur 12. L'extrémité libre du cylindre il est agencée pour recevoir un nez de précontrainte 13. Dans le tube de précontrainte 1, il est prévu un tube central 14 qui est fixé à une extrémité et par vissage sur le manchon 5 sur lequel il est bloqué à l'aide d'une clavette 15. Le tube central 14, qui peut coulisser axialement dans le tube 1, est pourvu dans une position adjacente à son extrémité, d'un joint d'étanchéité 16 de forme annulaire maintenu en position par une bague d'arret 17. Le tube central 14 traverse le piston 2 et porte, à son autre extrémité, un prolongement tubulaire 18 fixé par vissage et pourvu d'un écrou arrière 19. Un cylindre principal 20 est monté de façon à glisser sur le tube de précontrainte 1 ét il est pourvu à une extrémité d'une bague d'étanchéité 21. L'autre extrémité du cylindre principal 20 est munie d'un chapeau 22 et d'une bague d'étanchéité 23, le chapeau 22 portant un capuchon 25 de retenue de tube central qui est fixé par des boulons 24. Une cellule de charge 26 de forme annulaire est disposée entre le capuchon 25 et l'écrou arrière 19 de façon que des forces de précontraintes exercées sur le tube central 14 par déplacement du cylindre principal 20 soient transmises par l'intermédiaire de la cellule de charge. Le cylindre principal 20 est muni d'une entrée 27 de commande d'extension ou de précontrainte qui communique avec une chambre 28 annulaire et qui est alimentée en fluide hydraulique sous pression par l'intermédiaire d'un tuyau 29. Le cylindre principal est également pourvu d'une entrée 30 de commande de retrait à laquelle est relié un tuyau 31. L'entrée 30 communiqué avec une chambre annulaire 32 située entre le cylindre principal 20 et le tube de précontrainte 1 et, par l'intermédiaire d'un conduit 33, avec une chambre annulaire 34 située entre le tube de précontrainte 1 et le tube central 14. En service, le vérin est monté sur le fil ou câble à mettre en tension de façon que le fil pénètre dans le plongeur 12, le tube 10 de libération de coins, les coins 7 et le tube central 14 et de manière que le nez de précontiainte soit en contact avec la plaque d'appui de l'élément en béton. Du fluide hydraulique est ensuite envoyé par l'intermédiaire du tuyau 29 dans la chambre 28 de façon que le cylindre principal 20 se déplace vers 11 extérieur par rapport au tube de précontrainte 1. Ce mouvement est transmis, par l'intermédiaire de la cellule de charge 26, au tube central 14 afin que ce dernier se déplace, en meme temps que le manchon 5 contenant les coins, également vers l'extérieur par rapport au tube de précontrainte 1. Ce mouvement du manchon 5 provoque un écartement des coins 7 par rapport au tube 10 et permet à ceux-ci, sous l'action du ressort 8-d'entrer en contact et d'accrocher le fil à mettre en tension. Un mouvement additionnel des éléments précités provoque la mise en tension du-fil jusqu-'à ce qu'une charge prédéterminée, qui est contrôlée par la cellule de charge 26, soit exercée sur le fil et provoque l'arret du mouvement. Dans cette position, des coins associés à la plaque d'appui sont refoulés en arrière par le plongeur 12 de manière que le fil tendu soit maintenu en position dans I'élément en béton. Pour relâcher le fil, du fluide sous pression en provenance du tuyau 31 est introduit par entrée 30 de façon à déplacer le tube central 14 et, par conséquent, également le cylindre principal 20 vers l'intérieur.Ce mouvement provoque l'entrée en contact des coins 7 avec le tube 10 et, par conséquent, la suppression de leur action d'accrochage sur le-fil. L'opération décrite plus haut est commandée selon l'invention d'une manière qui va être décrite dans la suite. Comme le montre la figure 1, le circuit hydraulique de commande comprend une pompe 35 qui débite du fluide sous pression, en provenance d'un réservoir 36 , dans un distributeur de dérivation 37 qui est actionné par un électro-aimant 38. Le distributeur de dérivation est manoeuvrable de manière à dériver le fluide dans une soupape de décharge désignée par 39 ou bien à le dériver par l'intermédiaire d'un tuyau 40 dans un distributeur de commande.41. Le distributeur de commande 41 fait arriver le fluide par 1'intermédiaire du tuyau 29 à l'entrée de précontrainte 27 de a- nière à provoquer l'extension du vérin ou bien, par l'intermédiaire du tuyau 31, à l'entrée de retour 30-de manière à faire rétracter le vérin. Le tiroir du distributeur de commande 41 est déplacé entre ses positions de travail à-llaide d'un électro-aimant 42 qui agit en opposition à la poussée d'fun ressort de rappel 43 ramenant je tiroir dans une position où le distributeur provoque la retrait du vérin. I1 est prévu dans les tuyaux 29 et 31 un ensemble 44 se composant d'une soupape d'arret 45 branchée dans le tuyau 29 et d'une soupape-pilote 46 communiquant avec le tuyau 31, le plongeur 47 de la soupape-pilote 46 étant manoeuvrable, si nécessaire, pour ouvrir la soupape d'arret 45. Une soupape de sureté 48 est branchée de manière à communi quer avec le tuyau 40. Comme le montre la figure 2, le circuit électrique de commande comprend une source 49 d'alimentation en courant basse-tension, par exemple t2 volts Cu1 reçoit du courant à partir dvune ligne d'entrée 50 Le courant basse-tension est appliqué par l'intermédiaIre de la ligne 51 à une borne d'un commutateur-sélecteur 52 pouvant être réglé sur les positions ARR (arrêt) , MAN (manuelle) et AUTO (automatique) indiquées sur les dessins. L'autre borne du commutateur 52 est reliée à des lignes 53 et 54 qui reviennent au transformateur 49 pour fermer le circuit. La ligne 53 comprend un interrupteur manuel 55 à bouton-poussoir qui est manoeuvrable de façon à provoquer l'extension du vérin ainsi qu'un relais R 1 qui actionne un inverseur SU 1. La ligne 54 comprend un interrupteur manuel 56 à bouton-poussoir qui est manoeuvrable de maçon provoquer le retrait du vérin ainsi qu'un relais R 2 qui actionne un inverseur SW 2. L'inverseur SW 1 est relié, par l'intermédiaire d'une ligne 57, à l'électro-aimant 42 du distributeur hydraulique de commande 41, et par l'intermédiaire d'une ligne 58, à l'électro-aimant 38 du distributeur de dérivation 37. L'inverseur SW 2 est relié à la ligne d'alimentation 50.: Le transformateur 49 fournit également, par l'intermédiaire de la ligne 59 , du courant à basse tension à la cellule de charge 26 et, par l'intermédiaire de la ligne 60, à un amplificateur 61 relié à un indicateur 62 qui enregistre la charge exercée sur la cellule 26. La valeur donnée par l'indicateur 62 peut également être enregistrée sur un enregistreur d'un type approprié, indiqué en Le système dècrit plus haut est suffisant pour un fonctionnement manuel où l'opérateur contrôle l'opération en observant la lecture donnée par l'indicateur 52. Pour obtenir une marche automatiquef les contacts 'automati- que" du commutateur 52 sont reliés par 'intermédiaire d'une ligne 64 à ten déclencheur 65 comportant un contacteur 8W 3 et un relais R 3.Le déclencheur est également muni d'un élément de commande de niveau de déclenchement 66 réglable et est relié à 11 Indicateur 62 par l'intermédiaire d'une ligne 67 de façon que, lorsqu'une valeur de charge déterminée par la position de l'élément de commande 66 est atteinte, le relais R 3 fonctionne en ouvrant le contacteur SW de façon à désexciter le circuit. En service et en marche manuelle la pompe 35 est enclenchée et le commutateur-selecteur 52 est réglé sur la position MAN. Ceci provoque 11 excitation du relais R 2 qui ferme l'inverseur SW 2 en excitant par l'inté'rmédiaire de la ligne 58, l'électro-aimant 38 du distributeur de dérivation 37 de façon que du fluide passe dans la soupape de décharge 39 et qu'il ne se produise aucun mouvement du vérin. Pour provoquer l'extension du vérin, le contacteur 55,normalement ouvert, est fermé de façon à exciter additionnellement le relais R 1 en provoquant ainsi la commutation de l'inverseur SW 1 de façon que l1électro-aimant 42 du distributeur de commande 41 soit excité par l'intermédiaire de la ligne 57. Ceci provoque automatiquement la désexcitation de l'électro-aimant 38 dudistri- buteur de dérivation 37 de sorte que le fluide qui était précédemment déchargé arrive maintenant par l'intermédiaire du tuyau 40 dans le distributeur de commande 41.L'excitation de l'électro-ai- mant 42 provoque, en opposition à la poussée du ressort 43, un déplacement du tiroir du distributeur 41 dans une position où le fluide tràverse l'ensemble 44 et pénètre par l'intermédiaire du tuyau 29 dans la chambre 28 située d'un côté du piston 2 du vérin. Lorsque le vérin est déplacé en position d'extension, le fluide se trouvant sur le côté opposé du piston revient par l'intermédiaire du tuyau 31 et de l'ensemble 44 dans le distributeur de commande 41. Ce fluide n'est pas sous pression et il ne produit par conséquent aucune réaction le fluide traversant simplement la soupape de décharge 68 du distributeur de commande 41. L'opérateur continue à enfoncer le bouton 55 jusqu'à ce que la charge requise soit enregistrée sur l'indicateur 62. Lorsque la valeur requise de la charge est atteinte, le bouton 55 est libéré -de manière à désexciter le relais R 1 et, par conséquent, le distributeur de dérivation 58 et l'électro-aimant 42 du distributeur de commande. Du fluide est-alors dérivé dans la soupape de décharge 39 de sorte que la pression du fluide dans le circuit diminue. Cet -te réduction de pression est transmise au tuyau 29 et produit une fermeture immédiate de la soupape d'arret 45, ce qui empêche du fluide sous pression de s'échapper de la-chambre 28 du vérin. En conséquence, la charge appliquée est maintenue à une valeur constante. Pour assurer le retrait du vérin, le contacteur 56,-normalement fermé, est ouvert de manière à désexciter le relais R 2 et à faire commuter l'inverseur SW 2. Il en résulte une désexcitation des électro-aimants 38 et 42 et le fluide précédemment dérivé est canalisé par l'intermédiaire du tuyau 40 jusqu'au distributeur de commande 41, le tiroir de ce distributeur étant alors déplacé de façon à faire arriver le fluide par l'intermédiaire du tuyau 31 sur le côté opposé du piston 2 du vérin. Dans cette position, la pression de fluide s'établit de manière à provoquer le retrait du vérin mais initialement, du fait que du fluide est maintenu de l'autre côté du vérin par la soupape d'arret 45, il ne se produit pas de mouvement de retrait. La pression continue à augmenter jusqutà ce qu'elle atteigne une valeur prédéterminée suffisante pour actionner la soupape-pilote 46. A ce moment, le plongeur 47 de la soupape. 46 est déplacé de façon à ouvrir la squpape d'arret 45, du fluide s'écoulant alors par l'intermédiaire du tuyau 29 dans le distributeur de commande 41 puis dans la soupape de décharge 68. Le bouton du contacteur 56 est maintenu dans sa position d'enfoncement jusqu'à ce que le vérin arrive de façon visible à la fin de sa course et il est alors libéré. Le bouton 56 provoque l'excitation du relais R 2 et, par conséquent, celle de l'électro- aimant 38 de sorte que du fluide est à nouveau dérivé dans la soupape de décharge 39 du distributeur de dériVation 37. L'opération peut ensuite etre répétée. Pour obtenir la marche automatique, le commutateur-sélecteur 52 est réglé sur la position AUTO. Ensuite, les opérations se déroulent comme décrit pour la marche manuelle. Dans ce cas cependant, le courant destiné au relais R 1 est appliqué; par l'intermédiaire de la ligne 64, au relais R 3 du déclencheur 65, ce relais étant désexcité à un instant déterminé par règlage de l'élément de commande de niveau de déclenchement 66. En conséquence, comme décrit plus haut, un enfoncement du bouton 55 pour provoquer ltextension du vérin assure la désexcitation de l'électro-aimant 38 du distributeur de dérivatinn ainsi que l'excitation de l'électro-aimant' du distributeur de commande. L'extension du vérin se poursuit jusqu'à ce qu'une valeur de charge déterminée par l'élément de commande 66 soit atteinte. A ce-moment, le relais ,3-est désexcité, ce qui provoque l'ouverture de l'in- verseur SW 3 qui couple -l'alimentation en courant du 'relais R 1.Il en résulte une désexcitation de l'électro-aimant 42 du distributeur de commande et une excitation de l'électro-aimant 38 du distribu teur de dérivation. Cette dernière opération provoque la mise hors-circuit du contacteur 55 dont le bouton se trouve encore dans la position enfoncée. Lors du relâchement du bouton du contacteur 55, l'électro- aimant 38 du distributeur de dérivation serait normalement excité mais, du fait que cette condition a déjà été établie par ltélément de commande de niveau de déclenchement, il ne se produit aucune autre modification. Pour assurer le retrait du vérin, le bouton du contacteur 56 est enfoncé et les opérations se déroulent comme décrit plus haut. Le relais R 3 est désexcité de manière à fermer l'inverseur SW 3 lorsque la charge appliquée tombe en-dessous de la valeur établie par l'élément de commande 66. En conséquence, on voit que, en-branchant le distributeurde dérivation 37 dans le circuit hydraulique, on obtient une réaction immédiate au signal transmis par l'indicateur de charge 62 et que le retard résultant d'une commutation du distributeur principal de commande 41 peut etre négligé du point de vue du facteurtemps. En outre, l'incorporation de la soupape d'arrêt 45 fait en sorte que, aussitôt que la pression de fluide est réduite par le distributeur de dérivation 37, la pression dans le vérin reste constante de manière que la charge de précontrainte prédéterminée et désirée qui est exercée sur le fil soit maintenue. L'incorporation du dispositif enregistreur 63, qui peut être du type enregistreur à style, permet d'enregistrer en permanence la charge de précontrainte atteinte et il va de soi que des enre- gistrements de cette nature seraient particulièrement utiles lors de l'exécution d'opérations importantes telles que celles requises par exemple dans des centrales nucléaires, et pour obtenir le con trôle de qualité nécessaire lors de l'exécution de travaux de pré contrainte. Bien que l'invention ait été décrite en référence à un vérin de précontrainte de fils, ronds ou cibles intervenant dans une structure en béton, il va de soi qu'elle n'est pas limitée a cette application. Ainsi l'invention peut, sans modification, etre appliquée à tous vérins hydrauliques associés à une cellule de charge ou un autre élément sensible à une charge, ainsi qu'à un dispositif de commande pour déterminer le sens de fonctionnement du vérin. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Procédé de commande d'un vérin hydraulique comportant, un distributeur de commande 44 asurant l'alimentation en fluide, par l'intermédiaire d'une pompe 35 et à partir d'un réservoir 36, de l'un ou l'autre côté du piston 2 du vérin et comportant une cellule de charge 26 ou un autre élément sensible à la charge, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on dérive le fluide hydraulique vers le réservoir 36 en un point situé entre la pompe 35 et le distributeur-de commande 44 lorsque la charge enregistrée par la cellule de charge 26 atteint une valeur désirée, et en ce qu'on empeche simultanément le retour du fluide sous pression à partir du vérin. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la dérivation du fluide est effectuée manuellement à volonté; 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la dérivation du fluide est effectuée automatiquement lorsque la cellule de charge atteint la valeur désirée 4 - Dispositif de commande du fonctionnement d'un vérin hy- draulique comportant un distributeur de commande 44-assurant l'alimentation en fluide, par l'intermédiaire d'une pompe 35 et à partir d'un réservoir 36, de l'un ou l'autre coté du piston 2 du vérin et comportant une cellule de charge 26 ou un autre élément sensible à la charge, caractérisé en ce qu'il comprend un distri- buteur de dérivation 37 branché dans le circuit hydraulique entre la pompe 35 et le distributeur de commande 44 , un élément de com mande ageneé pour actionner le distributeur de dérivation 35 de maniere à dériver le fluide débité par la pompe lorsque la cel- lule de charge 26 enregistre une charge désirée et une soupape d'arrêt 45 branchée dans le circuit de façon à empêcher le retour de fluide sous pression à partir du vérin. 5 - Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément de commande comprend un inverseur 8W 1 actionné par relais et commandé manuellement. 6 - Dispositif suivant la revendicatiation 5, caractérisé en ce que l'inverseur SW 1 actionné par relais et commandé manuellement es relié un un déclencheur 65 qui est agencé de manière à effectuer automatiquement l'actionnement de l'inverseur lorsque la cellule de charge 26 enregistre une valeur prédéterminée et à contrebalancer sa manoeuvre manuelle 7 - Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que, le déclencheur 65 comprend un contacteur de coupure SW 3 actionné par relais ainsi qu'un élément de commande de niveau de déclenchement 66 réglable qui détermine la valeur de la charge à laquelle intervient le contacteur de coupure SW 3. 8 - Dispositif suivant l'une des revendications 4 à 7 , caractérisé en ce qu'il comprend un indicateur 62 pour fournir une indication visuelle de la valeur de charge enregistrée par la cellule de charge 26. 9 - Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce qutil comprend un appareil enregistreur 63 pour enregistrer les valeurs de charge établies par la cellule 26 au cours de plusieurs opérations. 10 - Dispositif suivant l'une des revendications 4 à 9 caractérisé en ce qu'il comprend une soupape pilote 47,-46,-agencée pour ouvrir la soupape d'arrêt 45 de manière à permettre le retour du fluide sous pression à partir du vérin.