Brevet FR2096526A1 — publié le 19720218

La présente invention se rapporte à un relais pneumatique à deux positions stables ou basculeur pneumatique qui transmet alternativement à deux sorties différentes des impulsions qui lui sont transmises à une entrée. 5 II.se pose fréquemment, principalement dans la technique de la commande, le problème de transmettre des impulsions pneumatiques qui parviennent pai? un même conduit alternativement à deux organes de positionnement ou de commande différents. De cette façon, on peut commander par un seul con-10 duit et au moyen d'un organe de commande simple, par exemple d'un bouton-poussoir, deux fonctions différentes, par exemple la mise en marche et l'arrêt d'un appareil travaillant. On fait usage de cette possibilité, par exemple pour la commande à distance de portes de trolley-bus et d'autobus à organe moteur 15 pneumatique, et pour d'autres commandes par vérin dans lesquelles le piston doit $e déplacer successivement dans deux sens différents. Jusqu'à présent, on utilisait, pour la solution de ces problèmes de commande, plusieurs distributeurs interconnectés dans des circuits de commutation capables d'assurer la fonction 20 voulue* Toutefois, ces circuits de commutation sont relativement coûteux, ils exigent plusieurs appareils de construction différente et ils sont en outre sujets aux pannes. Suivant l'invention, le problème de commande décrit est résolu au moyen d'un seul appareil qui est de cons-25 truction simple et qui peut être utilisé dans d«s applications universelles. Le basculeur pneumatique prévu pour la résolution de ce problème est constitué,suivant l'invention, par un corps présentant un perçage cylindrique dans lequel un piston coulisse avec jeu et est maintenu en position.centrale 30 par deux ressorts qui agissent dans les deux sens opposés , le perçage cylindrique présentant une gorge qui forme un élargissement dans lequel débouche l'entrée, tandis que les deux sorties du basculeur partent des extrémités de ce perçage, le piston portant une bague d'étanchéité qui est engagée dans la 35 gorge, laquelle est de largeur supérieure à celle de la bague. Dans la position de repos du basculeur suivant l'invention, la bague d'étanchéité est appuyée contre l'un des flancs de la gorge et établit un joint étanche sur ce flanc. 71 23373 2 2096526 Une impulsion transmise à l'entrée se dirige donc vers l'autre flanc de la gorge qui n'est pas fermé par ua joint, puis le long du piston, pour parvenir à la sortie qui se trouve à l'extrémité du perçage cylindrique qui se trouy® du même côté 5 que ledit autre flanc de la gorge. Il s'établit alors , sur la face radiale du piston qui est sollicitée par l'impulsion, une pression qui repousse le piston 5 dans ce mouvement, la bague d'étanchéité reste retenue dans la gorge et glisse alors sur ce piston . Dès que l'impulsion transmise est interrompue, 10 le piston est ramené à la position centrale par les ressorts qui le sollicitent et, dans ce mouvement, il entraîne la bague d'étanchéité qu'il porte, jusqu'à ce que cette bague vienne buter contre le flanc opposé de la gorge du perçage cylindrique. L'impulsion suivante s'écoulera donc le long du piston dans 15 le sens opposé, pour parvenir à la deuxième sortie. Le piston se déplacera alors par rapport à la bague d'étanchéité qui est retenue par la gorge, dans le sens opposé à celui du mouvement précédent et, en revenant à sa position centrale après la suppression de l'impulsion, il ramènera la bague d'étan-20 chéité à sa position initiale, de sorte que l'impulsion suivante sera de nouveau transmise à la première sortie. Les impulsions qui se présentent à l'entrée sont donc alternativement réparties sur les deux sorties. L'avantage particulier du basculeur suivant l'invention réside dans sa construction étonnam-25 ment simple qui lui donne cependant un fonctionnement parfait et une grande fiabilité. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le perçage cylindrique et le piston peuvent avoir des longueurs au moins approximativement égales et il peut être 30 prévu sur les faces radiales du piston des ressorts hélicoïdaux munis de disques de portée qui débordent radialement au-delà du perçage et s'appuient contre des épaulements du corps de l'appareil aux extrémités de ce perçage. Ceci garantit que le piston prend sa position centrale dans le perçage et garantit 35 par conséquent la sécurité de la fermeture à joiAt étanche de l'un des deux flancs de la gorge du perçage. Pour permettre au fluide sous pression de passer sans gêne du perçage cylindrique au conduit de sortie, les disques de portée peuvent pré 71 23373 3 2096526 senter dans la zone du perçage des orifices de passage, par exemple au moins un perçage, ou bien ils peuvent être découpés en étoile. Suivant une autre caractéristique de l'inven-5 tion, les disques de portée des ressorts peuvent commander par leurs zones marginales, qui débordent au-delà du perçage cylindrique, des canaux d'échappement d'air qui partent des épaulements du corps. On obtient de cette façon une vidange positive de la sortie qui n'est pas parcourue par l'impulsion, 10 dès que le piston a été repoussé par l'impulsion dans une position d'extrémité et que, dans ce mouvement, il a soulevé l'un des disques de portée du canal d'échappement correspondant. Dans une forme de réalisation simple et préférée du basculeur suivant l'invention, la bague d'étanchéité 15 est constituée par une bague torique et le piston porte deux gorges annulaires juxtaposées destinées à recevoir cette bague. Les gorges fixent exactement les deux positions extrêmes de la bague d'étanchéité sur le piston, cette bague sautant de l'une des gorges dans l'autre lorsque le piston se déplace de 20 sorte qu'elle s'appuie avec sécurité sur les deux flancs de la gorge du perçage. Le basculeur suivant l'invention peut finalement être complété, au moins sur une face radiale du piston, par une tige-poussoir qui agit axialement sur ce piston, qui émerge du 25 corps par une traversée étanche, et qui peut se déplacer dans le sens axial sous l'action d'un servo-dispositif pneumatique, électrique ou magnétique. Au moyen de ce servo-dispositif, on peut placer le pistorç à tout moment dans une position de départ préférée, par admission d'une impulsion d'effacement, ce qui 30 permet de transmettre sélectivement l'impulsion suivante à une sortie déterminée. Cette construction permet d'obtenir, en partant du basculeur suivant l'invention, un étage de compteur binaire complet avec entrée de signal d'effacement, et qui peut être utilisé comme comptèur dans le système binaire, plu-35 sieurs basculeurs pouvant éventuellement être connectés en série. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention sêront taieux compris à la lecture de la description 71 23373 4 2096526 qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant au dessin annexé, sur lequel s les figures 1 et 2 représentent en coupe axiale une forme simplifiée de réalisation du basculeur sui-5 vant l'invention dans deux positions différentes % la figure 3 est une coupe axiale d'un étage de compteur binaire suivant l'invention muni d'une entrée de signal d'effacement. Le basculeur représenté sur les figures 1 et 1 0 2 comprend un corps 1 qui présente un perçage cylindrique traversant 2 dans lequel un piston 3 coulisse avec jeu. Le perçage 2est fermé par des couvercles 4 et 5 contre lesquels s'appuient des ressorts hélicoïdaux 6 et 7 qui agissent sur le piston 3 dans les deux sens opposés, et, dans l'état à 15 pression nulle, maintiennent ce dernier dans une position . centrale qui est représentée dans la figure 1. Au milieu de sa longueur, le perçage cylindrique 2 présente un élargissement 8 formé par une gorge dans laquelle débouche une entrée 9, et dans laquelle fait saillie une bague d'étanchéité 10 20 qui est montée sur le piston 3 avec une légère précontrainte. Mesurée dans le sens axial du perçage cylindrique 2, la gorge 8 est de largeur supérieure à celle de la bague d'étanchéité 10. Des deux extrémités du perçage 2 partent deux sorties 11 et 12 qui traversent le corps 1. 25 Dans la position représentés sur la figure 1 , dans laquelle le piston 3 se trouve en position centrale, la bague d'étanchéité 10 est appuyée contre le flanc gauche de la gorge 8 et établit un joint étanche sur ce flanc. Une impulsion qui parvient par l'entrée 9 s'écoule donc sur le flanc droit de 30 la gorge 8, puis entre le perçage cylindrique 2 et le piston 3, pour parvenir à la sortie 12. La pression qui s'établit dans le perçage cylindrique 2 sur la face radiale de droite du piston 3 déplace le piston 3 vers la gauche, en surmontant la force du ressort 6, pour lui faire prendre la position représentée sur 35 la figure 2. Dans ce mouvement, la bague d'étanchéité 10, qui est retenue dans la gorge 8, glisse sur le piston 3 et établit un joint étanche sur le flanc de gauche de la gorge 8. Dès que la transmission de l'impulsion par l'entrée 9 est interrp*pue 71 23373 5 2096526 et que la conduite d'arrivée est mise à l'échappement, le ressort 6 ramène le piston 3 à la position centrale représentée sur la figure 1. Dans ce mouvement de retour, la bague d'étanchéité 10 est entraînée par le piston 3, en raison de 5 la friction qui la lie à ce piston, jusqu'à ce qu'elle s'appuie contre le flanc droit de la gorge 8 et établisse un joint étanche sur cette dernière. L'impulsion suivante, qui arrive par l'entrée 9, se propage donc, en passant sur le flanc gauche de la gorge 8, vers l'extrémité de gauche du perçage 10 cylindrique 2 et elle est transmise à la sortie 11. Lorsque l'entrée 9 est à nouveau mise à l'échappement, le piston 3 est ramené à nouveau à sa position centrale par le ressort 7, et il entraîne la bague d'étanchéité 10 et applique à nouveau cette bague contre le flanc de gauche de la gorge 8 pour éta-15 blir un joint étanche, de sorte que l'impulsion suivante est à nouveau transmise à la sortie 12. Les impulsions qui sont transmises par l'entrée 9 sont donc alternativement transmises aux deux sorties 11 et 12. Dans l'exemple de réalisation représenté sur 20 la figure 3, le perçage cylindrique 2 et le piston 3 présentent à peu près la même longueur, et l'appareil présente des chambres élargies 13 et 14 aux deux extrémités du perçage 2. Sur les deux épaulements 15 et 16 qui sont formés par ces chambres, sont appuyés deux disques de portée de ressorts 17 et 18, 25 sjur lesquels des ressorts hélicoïdaux 6 et 7 exercent leur pression. Chacun des disques 17 et 18 présente un perçage 19 et 20 pour le passage du fluide sous pression et, par ailleurs, par leur région marginale, dans laquelle ils sont; avantageusement munis de rondelles d'étanchéité 21, 22, ces disques com-30 mandent des canaux d'échappement 23, 24 qui sont prévus dahP le corps 1 et qui partent des épaulements 15 et 16 de ce corps. Ces canaux d'échappement 23, 24 s'ouvrent alternativement lorsque le piston 3 est repoussé alternativement par les impulsions dans l'une puis l'autre de ses positions extrêmes et que, dsns 35 ce mouvement, il soulève le disque de portée du canal d'échappement correspondant, et ceci assure la vidange positive de la chambre 13 ou 14 qui n'est pas sollicitée par l'impulsion, et de la sortie 11 ou 12, qui est reliée à cette chambre. Par 71 23373 6 2096526 ailleurs, cette vidange positive évite que la sortie non sollicitée par l'impulsion ne reçoive intempestivement une pression puisque les fuites d'air qui pourraient se produire si la bague d'étanchéité 10 n'assurait pas une étanchéité suffisante, 5 s'écoulent immédiatement par le canal d'échappement ouvert. Par ailleurs, les disques d'étanchéité 17 et 18 fixent la position centrale du piston 3 en un point exactement défini. Ainsi qu'il ressort également de la figure 3 , dans cet exemple de réalisation, la bague d'étanchéité 10 est 10 constituée par une bague torique et le piston 3 présente deux gorges annulaires juxtaposées 25 et 26, de faible profondeur, destinées à recevoir la bague torique. Lorsque le piston 3 se se déplace, la bague d'étanchéité 10 saute d'une gorge annulaire dans l'autre, de sorte que sa position est toujours exacte-15 ment définie par les gorges et que ceci assure l'établissement de 1'étanchéité sur les flancs de la gorge 8. Afin que les perçages 19 et 20 des disques 17 et 18 de portée des ressorts ne soient pas entièrement fermés par les surfaces radiales du piston 3, ce piston peut être de longueur légèrement inférieure 20 à celle du perçage cylindrique 2, ou bien présentersur ses faces radiales, des rainures radiales peu profondes, ou des moyens équivalents. Les disques de portée 17, 18 peuvent également présenter d'autres perçages, ou bien être découpés en étoile. L'exemple de réalisation de la figure 3 com-25 porte finalement une tige-poussoir 27, qui émerge du couvercle 5 par une traversée hermétique, et qui fait partie d'un servomécanisme 28 fixé sur le couvercle 5. Ce servo-mécanisme 28 est composé d'un piston de servo-commande 30 chargé par un ressort 29, et il présente une entrée 31 à travers laquelle le 30 piston 30 peut recevoir une impulsion d'effacement.L'ifiipulsion d'effacement qui arrive par l'entrée 31 déplace le piston 30 vers la gauche, sur la figure 3, et, dans ce mouvement, le piston 30 entraîne le piston 3 par l'intermédiaire du poussoir 27, la bague d'étanchéité 10 sautant alors de la gorge 25 à 35 la gorge 26. Lorsque l'impulsion d'effacement disparaît, le ressort 6 ramène le piston 3 à sa position centrale, la bague 10 s'appuyant alors contre le flanc droit de la gorge 8. La première impulsion de commande qui pârvient à l'entrée 9 après 71 23373 7 2096526 une impulsion d'effacement est donc encore transmise à la sortie 11. Le basculeur peut donc être à tout moment placé dans une position de départ préférée, au moyen du servo-dis-positif 28. Le basculeur suivant la revendication 3 forme donc un étage de compteur binaire complet, avec entrée de signal d'effacement. Le mode de fonctionnement du basculeur en lui-même correspond à celui qui a été décrit en regard des figures 1 et 2. 71 23373 8 2096526 REVENDICATIONS 1. Basculeur pneumatique qui transmet alternativement à deux sorties différentes des impulsions qu'il 5 reçoit par une entrée, ce basculeur étant caractérisé en ce qu'il comprend un corps présentant un perçage cylindrique dans lequel un piston coulisse avec jeu et est maintenu en position centrale par deux ressorts qui agissent dans les deux sens opposés, le perçage cylindrique présentant une 10 gorge qui forme un élargissement dans lequel débouche l'entrée, tandis que les deux sorties du basculeur partent des extrémités de ce perçage, le piston portant une bague d'étanchéité qui est engagée dans la gorge, laquelle est de largeur supérieure à celle de la bague. 15 2. Basculeur «yivant la revendication 1, carac térisé en ce que le perçage cylindrique et le piston sont de longueur au moins approximativement égale et en ce qu'il est prévu, sur les faces frontales du piston, des ressorts hélicoïdaux munis de disques de portée qui débordent radialement 20 au-delà des limites du perçage cylindrique et s'appuient contre des épaulements du corps de l'appareil aux deux extrémités du perçage cylindrique. 3. Basculeur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que , dans la zone du perçage cylindrique, lei dis- 25 ques de portée présenteot des ouvertures de passage, par exemple par un perçage, ou sont découpés en étoile. 4. Basculeur suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les disques de portée commandent, par leurs zones marginales qui débordent des limi- 30 tes du perçage cylindrique, des canaux d'échappement qui partent des épaulements du corps. 5. Basculeur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bague d'étanchéité est constituée par une bague torique et en ce que le piston 35 présente deux gorges annulaires juxtaposées destinées à recevoir la bague torique. 71 23373 9 2096526 6. Basculeur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte, au moins sur l'une des faces radiales du piston, une tige-poussoir qui agit axialement sur ce piston et qui émerge du corps en passant par une traversée hermétique et qui peut se déplacer dans le sens axial sous l'action d'un servo-dispositif pneumatique, électrique ou magnétique.