Brevet FR2016428A1 — publié le 19700508

Cette invention concerne un dispositif pour l'inversion ou renversement du mouvement axial de fonds de poussée d'appareils de centrifugation. On connatt déjà divers modes de réalisation du dispositif précité. Ils fonctionnent assez rarement par-voie purement mécanique, le mouvement de rotation d'un moteur d'entrai- nement étant par exemple transformé en mouvement de va-et-vient par des plateaux guidés par des cames. Dans la plupart des cas, ces dispositifs comprennent un cylindre hydraulique dans lequel un piston est guidé à coulissement axial. Ce piston de propulsion, accouplé par une tige au fond de poussée, est alors alternativement sollicité par un fluide hydraulique sous pression, tantôt sur une face, tantôt sur l'autre, au moyen d'un distributeur à quatre voies.Le renversement des mouvements de ce distributeur à quatre voies peut avoir lieu par voie mécanique, par exemple au moyen d'une timonerie accouplée au fond de poussée, ou encore par voie purement hydraulique au moyen des disques de commande appropriés, faisant automatiquement passer le fluide sous pression tantôt sur une face, tantôt sur l'autre face du piston de propulsion dès qu'ils atteignent leur position de fin de course. Le Brevet délivré en allemagne sous le nO 821 478 décrit par exemple un dispositif ainsi conçu.Dans le mode de réslisation représenté par ce Brevet, il est possible de régler la vitesse par étranglement du courant de fluide de travail, et il est même possible d'agir dans certaines limites sur la fréquence des mouvements de va-et-vient du fond de poussée ou piston éjecteur, le piston de propulsion arrivé en fin de course étant par exemple retenu dans cette position pendant une période réglable. Dans le cas d'une conception purement mécanique, les dispositifs connus du type précité présentent un inconvénient en ce sens qu'ils doivent être installés à proximité immédiate de l'appareil de centrifugation à cause des timoneries d'accouplement nécessaires, et qu'ils ne permettent aucune ou seulement une modification insignifiante du régime de fonctionnement, c'est-àdire de la course d'éjection et de la fréquence des courses d'éjec- tion. De plus, un autre inconvénient réside dans le fait qu'il est nécessaire de transmettre la totalité de la poussée d'éjection par des organes coulissant ou glissant en permanence les uns sur les autres pendant le fonctionnement. Il en résulte nécessairement que ces organes doivent être très fortement proportionnés, et qu'ils doivent être facilement interchangeables A cause de l'usure prévisible. Les dispositifs de renversement de mouvement connus jusqu'ici, qui fonctionnent par voie purement hydraulique, ne présentent pas les inconvénients précités. Cependant, leur conception est extrêmement compliquée et ils opposent notamment des difficultés lorsque des conditions particulières sont imposées aux multiples possibilités de réglage. En partant de cet état de la technique, le problème à résoudre consiste à créer un dispositif pour le renversement du mouvement axial du fond de poussée ou piston éjecteur d'appareils de centrifugation, qui est conçu d'une. manière aussi simple que possible et qui permet tous les réglages de la course d'éjection, notamment de la fréquence de ces courses, en évitant tous les moyens pour la transmission mécanique des poussées. Pour la solution de ce problème, on utilise comme point de départ un dispositif du type précité comprenant un piston qui est monté à coulissement axial dans un cylindre résistant à la pression, et qui est rigidement accouplé au fond de poussée ou piston éjecteur par une tige ou un organe similaire, et au moins un distributeur à quatre voies communiquant par des conduits, d'une part avec une source de fluide hydraulique sous pression, d'autre part avec un réservoir collecteur, et dont les conduits d'arrivée et de départ peuvent être alternativement mis en communication avec l'une ou l'autre des chambres du cylindre de part et d'autre du piston de propulsion.Le dispositif selon l'invention est caractérisé par le fait que le distributeur à quatre voies est un distributeur connu en soi, qui est commuté par voie électromagnétique et dont les enroulements électromagnétiques sont raccordés, éventuellement par l'intermédiaire d'amplificateurs de commutation, à des générateurs d'impulsions de commutation disposés en regard des fins de course d'un indicateur de course solidaire du piston de propulsion et se déplaçant en va-et-vient avec celui-ci.Grâce au fait que les distributeurs à. quatre voies, commutés par voie mécanique ou hydraulique, sont remplacés selon l'invention par un distributeur commuté par voie électromécanique, on obtient de la manière la plus simple une possibilité de réglage à volonté de la course et de la fréquence. il est également possible de retenir les avantages connus de la transmission de force motrice par voie hydraulique. Enfin, il est possible d'installer le dispositf en un point approprié, même éloigné de l'appareil de centrifugation. Dans un mode de réalisation du dispositif selon 1 'inven- tion, les générateurs d'impulsions de commutation peuvent être conçus sous la forme de contacts électriques, tandis que l'indicateur de course se présente alors sous la forme d'un palpeur mécanique ouvrant et fermant alternativement les contacts. Il est vrai que ce mode de réalisation le plus simple du dispositif selon l'invention ne peut être mis en oeuvre que dans des machines de dimensions relativement petites à cause des charges imposées aux contacts. Dans les machines de grandes dimensions, il est nécessaire d'intercaler entre les contacts et les enroulements électromagnétiques des amplificateurs de commutation appropriés, par exemple des relais fonctionnant par voie électromagnétique ou électronique. Dans un autre mode de réalisation, l'invention propose de remplacer les contacts actionnés mécaniquement par des contacts à gaz protecteur qui peuvent être ouverts et fermés au moyen d'un aimant permanent. Cet aimant permanent remplit alors la fonction de l'indicateur de course, qui est solidaire de la tige du piston de propulsion et suit les mouvements de va-et-vient de celleci. Ces contacts à gaz protecteur ou relais de proximité comprennent généralement deux lames métalliques logées par soudure dans un tube en verre ou matière plastique et disposées l'une en regard de l'autre avec un très faible intervalle. Dès que ces lames métalliques sont amenées à proximité d'un champ magnétique, elles s'appliquent l'une sur l'autre et établissent ainsi le contact désiré. Le tube peut être vide, mais il est le plus souvent rempli avec un gaz inerte tel que lthélium, l'argon, etc.., ce qui exclut toute oxydation de la surface des lames métalliques. Dans un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention, les genérateurs d'impulsions de commutation sont conçus sous la forme d'organes sur lesquels l'indicateur de course peut agir par voie capacitive ou inductive Ces organes sont connus et commercialement disponibies. Dans le cas d'une action capacitive, ils se présentent par exemple sous la forme de deux électrodes métalliques disposées côte à côte et connectées respectivement aux bornes d'une source de tension à haute fréquence, ou faisant partie de la capacité d'un circuit oscillant. La capacité des deux électrodes est faible.Cependant, lorsqu'elles sont court-circuitées sans contact par une troisième électrode métallique, la capacité augmente et déclenche une augmentation de l'intensité a' haute fréquence, ou le désaccord du circuit oscillant auquel les deux électrodes sont connectées. Les deux modifications peuvent être utilisées pour engendrer une impulsion de commutation pour le renversement désiré du mouvement axial. Lorsque le générateur d'impulsions de commutation doit Etre utilisé sous la forme d'un organe sollicité par voie induc tive, on peut mettpe en oeuvre un enroulement dont l'inductivité est par exemple modifiée par le fait qu'un indicateur de course se déplace en va-et-vient pour plonger dans l'enroulement et pour sgen dégager, cet indicateur de course étant alors fait en une matière a forte perméabilité, par exemple en une ferrite appropriée , modérément magnet aue, etc. Les dispositifs de ce type sont également connus et commercialement disponibles. On peut également utiliser les générateurs d'impulsions de commutation sous la forme d'organes répondant à un rayonnement optique électromagnétique ou radio-actif. L'indicateur de course est alors utilisé sous la forme d'une source de rayonnement, par exemple d'une petite source de lumière, d'une petite source de rayons béta, d'une source de neutrons, etc.. Le dispositif selon l'invention permet de modifier la longueur de course d'une manière simple. A cet effet, l'invention propose de rendre réglable l'espacement des deux générateurs d'impulsions de commutation, et ce dans la direction axiale du mouvement de va-et-vient de l'indicateur de course. Poux le ralentissement réglable du mouvement de va-etvient, l'invention propose d'incorporer un amplificateur de commutation, ou d'intercaler entre cet amplificateur et les enroulements électromagnétiques du commutateur des organes de retardement connus en soi, par exemple d'un type électronique. Pendant la construction des dispositifs selon l'invention, on a trouvé queil est avantageux, notamment lorsqu'il s'agit de machines relativement grandes, de ne pas faire agir directement les enroulements électromagnétiques sur le distributeur hydraulique à quatre voies qui-dirige le fluide hydraulique sous pression, tantôt sur l'une, tantôt sur l'autre face du piston de propulsion. mais d'intercaler en amont un prédistributeur hydraulique plus petit. Il devient ainsi possible de réduire fortement la masse à déplacer par les enroulements électromagnétiques, ce qui permet à son tour de maintenir de plus hautes fréquences de commutation.De plus, un dispositif ainsi conçu permet complémentairement d'étrangler plus ou moins fortement le courant du fluide hydraulique sous pression par un déplacement graduel des organes du pré-distributeur, ce qui permet finalement de commander la vitesse de va-et-vient par voie électrique sans obliger l'opérateur à intervenir manuellement pendant le fonctionnement du dispositif. Pour plus de clarté, on décrira ci-après l'invention en détail et à titre d'exemple, en regard du dessin annexé dont la figure unique représente schématiquement la conception et les branchements du dispositif selon l'invention. La tige de piston 1, accouplée par une extrémité au fond de poussée ou piston éjecteur (non représenté) de l'appareil de centrifugation, porte par exemple à son extrémité opposée 2 ou en un autre point approprié, un piston de propulsion 3 conçu sous la forme d'un disque circulaire. Ce piston de propulsion est monté à coulissement axial dans le cylindre de travail 4 et présente sur le pourtour extérieur des bourrelets de renforcement 5 façonnés à une forme telle qu'il en résulte de part et d'autre du piston des chambres 6 et 7 destinées à recevoir un fluide sous pression. Ces chambres sont alternativement remplies de fluide hydraulique, et la chambre non sous pression est mise en communication, par des conduits, avec un réservoir collecteur 8. On obtient ainsi, d'une manière connue en soi que le piston de propulsion 3 soit animé d'un mouvement de va-et-vient désiré. Le fluide hydraulique est prélevé dans le réservoir collecteur 8 par une pompe non représentée, qui le refoule sous pression le long d'un conduit 9 en direction du distributeur à quatre voies. Le dessin représente un mode de réalisation comprenant un distributeur à quatre voies connu en soi mais équipé d'un pré-distributeur. L'ensemble du bloc pré-distributeur est désigné par le nombre de référence 10, tandis que le bloc distributeur principal est indiqué en 11. Les deux blocs 10 et 11 comprennent essentiellement des tiroirs distributeurs 12 et 13. Le pré-distributeur 12 est accouplé à des tiges 14 et 15 partant de noyaux 16, 17 faits en une matière se prêtant à l'aimantation. Les tiges sont entourées d'enroulements électromagnétiques 18, 19 et ces enroulements ainsi que les noyaux sont disposés les uns par rappOr; sux ji-eBues do @açon que le passage d'un courant électrique dans l'un des enroulements fasse plonger vers l'intérieur le noyau correspondant et la tige qui en est solidaire. Il en résulte que le tiroir distributeur 12 est amené à son tour à la position de butée représentée sur le côté gauche, ou à la position de butée non représentée sur le côté droit. L'enroulement électromagnétique 18 est raccordé par des conducteurs 20 aux bornes de sortie de l'amplificateur de commutation 21, tandis que l'enroulement électromagnétique 19 est raccordé à son tour par des conducteurs 22 aux autres bornes de sortie de ce même amplificateur de commutation 21. Les bornes d'entrée de l'amplificateur de commutation 21 sont connectées par des conducteurs 23, 24 aux générateurs d'impulsions de commutation 25, 26, devant lesquels est disposé d'une manière appropriée un indicateur de course 27 relié par une tige 28 à la tige de piston 1. Cet indicateur de course est agencé de façon qu'il puisse suivre les mouvements de va-et-vient de la tige de piston 1. Le tiroir distributeur 13 du bloc distributeur principal 11 est déplacé par voie hydraulique vers la position de butée représentée sur le côté droit, ou vers la position de butée non représentée sur le côté gauche. A cet effet, il est doté de pistons distributeurs 29, 30 délimitant des chambres de distribution 31, 32 à l'intérieur du boisseau 33 pour faire communiquer ces chambres de distribution avec le bloc pré-distributeur 10, tantôt par le conduit 34, tantôt par le conduit 35. Lorsque le tiroir pré-distributeur 12 occupe la position représentée, c'est-à-dire lorsque l'enroulement électromagnétique 19 est mis en circuit par les conducteurs 22, le fluide hydraulique arrivant par le conduit 9 pénètre dans la chambre d'entrée 36 du bloc pré-distributeur 10. Ce fluide hydraulique passe ensuite par le canal 34 dans la chambre 31 du bloc distributeur principal 11, et pousse le tiroir distributeur principal 13 vers la position représentée sur le côté droit. Les-pistons distributeurs 37, 38 du tiroir distributeur principal interviennent alors pour permettre au fluide hydraulique arrivant par le conduit 9 de pénétrer également dans la chambre d'entrée 39 du bloc distributeur principal 11, et de passer ensuite par le conduit 40 et la chambre annulaire 41 dans le canal central 42 de la tige de piston 1. De ce canal central 42, le fluide hydraulique passe conséutivement par un orifice 43 dans la chambre de propulsion 6 du piston 3. Il en résulte que le piston de propulsion 3, sollicité par le fluide hydraulique, quitte la position de butée sur le côté gauche pour passer à la position de butée non représentée sur le côté droit. Le fluide hydraulique que contient la chambre 7 retourne le long du cal 44 dans la chambre annulaire 45, ensuite par le canal 46, la chambre annulaire 47 et le conduit 48 dans le réservoir collecteur 8. Lorsque le piston de propulsion atteint sa nouvelle position de fin de course9 l'indicateur de course 27 se trouve placé en regard du générateur d'impulsions de commutation 26, dans lequel il engendre une nouvelle impulsion de commutation qui est transmise par l'intermédiaire du générateur d'impulsions 21 à l'enroulement électromagnétique 18. Cet enroulement est donc excité et fait plonger le noyau 166 L'excitation de l'enroulement électromagnétique 19 est simultanément réduite à zéro, de sorte que l'ensemble du tiroir prédistributeur 12 quitte la position de butée représentée sur le côté gauche pour passer à la position de butée non représentée sur le côté droit. Dans ce cas, le fluide hydraulique sous pression, arrivant par le conduit 9, peut passer par le canal 35 dans la chambre de propulsion 32 pour pousser le tiroir distributeur principal 13 de la position de butée représentée sur le conté droit vers la position de butée non représentée sur le coté gauche. Le fluide hydraulique que contient la chambre de propulsion 31 peut alors retourner par le canal 34 dans la chambre annulaire 49, ensuite par le conduit 50 dans le réservoir collecteur 8 Dès que le tiroir distributeur principal 13 occupe sa nouvelle position, le fluide hydraulique sous pression arrivant par le conduit 9 peut pénétrer dans la chambre annulaire 39, et passer ensuite par le conduit 46 à travers la chambre annulaire 45, et par le conduit 44 dans la chambre de propulsion 7, où ce fluide agit sur la face opposée du piston de propulsion 3 pour le ramener à la position de butée sur le côté gauche Ce cycle de fonctionnement se répète et la fréquence des mouvements de vaçet-lrient peut être réglée par des organes de retardement incorporés à 19 aapllf1 cateur de commutation 21. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Dispositif pour le renversement du déplacement axial du fond de poussée ou piston éjecteur d'appareils de centrifuga- tion, comprenant un piston de propulsion, qui est monté à coulissement axial dans un cylindre résistant à la pression et qui est rigidement accouplé au fond de poussée ou piston éjecteur par une tige ou un organe similaire et au moins un distributeur â quatre voies qui communique par des conduits, d'une part avec une source de fluide hydraulique sous pression, autre part avec un réservoir collecteur, et dont les conduits peuvent être alternativement mis en communieation, tantôt avec l'une, tantôt avec l'autre des chambres du @@lindre, de part et d'autre du piston de propulsion, caractérisé Bar le fait que le distributeur à quatre voies est un distributeur connu en soi, qui est commuté par voie électromagnétique et dont les enroulements électroma- gnétiques 18, 19 sont raccordés, éventuellement par l'intermédiaire dun amplificateur de commutation 21, à des générateurs d'impulsions de commutation 25, 26 qui sont disposés en regard de limites de course d'un indicateur de course 27 accouplé au dispositif de poussée. 20- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le distributeur a quatre voies, commuté par voie électromagnétique, est conçu une manière connue en soi sous la forme d'un pré-distributeur intercalé en amont d'un distributeur à quatre voies commuté par voie hydraulique, les deux distributeurs 10 et il étant raccordés à la même source de fluide hydraulique sous pression 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les générateurs d'impulsions de commutation 25, 26 sont conçus sous la forme de contacts électriques, tandis que l'indicateur de course 27 se présente sous la forme d'un palpeur mécanique ouvrant et fermant alternativement les deux contacts 25, 26 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les générateurs d1impulsions de commutation 25, 26 sont conçus sous la forme de contacts à gaz protecteur actionnés par voie magnétique, tandis que l'indicateur de course 27 se présente sous la forme. d'un aimant permanent. 5.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les générateurs d'impulsions de commutation 25, 26 sont conçus sous la forme d'organes sur-aesquels l'indicateur de course 27 peut agir par voie capacitive ou inductive. 6.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les générateurs d'impulsions de commutation 25, 26 sont conçus sous la forme d'organes réagissant à des rayonnements optiques électromagnétiques ou radio-actifs, tandis que l'indicateur de position 27 se présente sous la forme d'une source de rayonnement correspondante. 7.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espacement des deux générateurs d'impulsions de commu tation 25, 26 est réglable dans la direction du mouvement de va-et-vient axial de l'indicateur de course 27. 8.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amplificateur de commutation 21 est conçu sous la forme d'un relais électromagnétique. 9.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amplificateur de commutation 21 est conçu sous la forme d'un amplificateur électronique. 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que l'amplificateur de commutation 21 comprend des organes de retardement, de préférence réglables séparément pour chacun des mouvements de va-et-vient.