Brevet FR2117927A1 — publié le 19720728

La présente invention se rapporte à des dispositifs incorporant des soupapes en série commandées par fluide,utilisées pour des fonctions de commande en réponse à un nombre spécifique d'impulsions de pression d'entrée. 5 Un certain nombre de dispositifs c"indexage à commande par fluide ont été développés, tel que celui décrit dans le brevet français n° 1.576.160. Cette construction de la technique antérieure est destinée à la pressurisation et à l'évacuation successives d'une jonction de sortie unique en réponse à des impul-10 sions de signaux successifs. L'unité de la technique antérieure possède un orifice d'alimentation pressurisé de façon constante qui est séparé de l'orifice de signal, si cet orifice d'alimentation reste relié à un orifice de sertie durant l'application et l'enlèvement de la première impulsion de signai. L'orifice de 15 sortie est évacué durant à la fois l'application et l'enlèvement de la seconde impulsion de signal. Lors de l'utilisation de ce dispositif de la technique antérieure dans des buts d'indexage. le compte est limité à 2n. C'est-à-dire que l'empilement d'unités de la technique antérieure 20 permettrait de réaliser une pressurisation d'un orifice de sortie particulier uniquement après que 2n signaux d'entrée aient été appliqués et enlevés. De plus, l'unité de la technique antérieure a une construction relativement compliquée, s'appuyant sur des régions d'étanchéité différentielle pour maintenir la soupape dans 25 ces autres positions. La présente invention permet la possibilité de pressuriser un orifice de sortie particulier après que tout nombre fixé de signaux d'entrée ait été appliqué et enlevé, indépendamment du fait que ce nombre est 2n. En d'autres termes, la présente inven-30 tion permet une possibilité de comptage illimité. L'unité possède un orifice d'entrée unique qui sert à la fois d'orifice de signal et d'alimentation, et deux orifices de sortie. Un tiroir ou piston peut- se déplacer entre une première et une seconde position et possède deux chambres d'extrémité qui, 35 dans un exemple de réalisation, peuvent être reliées alternativement à l'orifice d'entrée. Une soupape sélectrice centrale est dé-plaçable entre deux positions en réponse à des impulsions d'entrée successives. Quand les deux chambres d'extrémité peuvent être reliées à l'orifice d'entrée, l'application d'un premier signal d'entrée 71 43901 2 2117927 pressurise le premier orifice de sortie et évacue le second orifice de sortie. Lorsque le premier signal d'entrée est supprimé, le premier orifice de sortie est évacué, le second restant également évacué. L'application du second signal pressurise le second 5 orifice de sortie, le premier restant évacué. La suppression du second signal évacue à nouveau les deux orifices de sortie. L'unité à elle seule réalise ainsi une action de commutation. Les unités empilées peuvent fonctionner comme un indexeur à air en série ou comme un compteur binaire. En tant qu'indexeur 10 à air en série, des signaux de pression appliqués successivement, pressurisent les orifices de sortie disponibles en série et se répètent. Par exemple, un empilement de trois unités donne quatre possibilités de comptage. Lorsqu'elle est utilisée de cette façon, la présente invention se traduit par une économie sensible sur les 15 procédés actuellement disponibles pour le nombre de soupapes et de canalisations nécessaires. En tant que compteur binaire, les unités empilées pressurisent un orifice de sortie particulier, uniquement après qu'un nombre fixé de signaux d'entrée ait été appliqué et supprimé. Par 20 exemple, un empilement de quatre unités peut être agencé pour pressuriser un orifice de sortie après chaque douzième signal d'entrée. Pour réaliser ce type de résultat, des chambres d'extrémité dans certaines unités ne pourraient pas être reliées aux orifices d'entrée de ces unités, mais pourraient être pressurisées à partir de 25 l'orifice de sortie d'une autre unité. Les signaux d'entrée pourraient ainsi pressuriser les orifices de sortie non en série pour réaliser le compte souhaité. Les unités sont de construction relativement simple et éliminent la nécessité de moyens de verrouillage ou de régions 30 d'étanchéité différentielle pour maintenir les tiroirs ou pistons dans leur position d'extrémité. D'autres objets et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante en relation avec les dessins ci-joints dans lesquels : 35 La figure 1 est une vue en coupe transversale en éléva tion d'une des unités représentée avec deux chambres d'extrémité pouvant être reliées à l'orifice d'entrée. La figure 2 est une vue similaire à la figure 1 mais représentant l'unité avec un premier signal de pression appliqué à 40 l'orifice d'entrée. 71 43901 3 2117927 La figure 3 est une vue similaire aux figures 1 et 2 mais représentant l'unité après la suppression du premier signal d'entrée. La figure 4 est une vue similaire à la figure 3 mais re-5 présentant l'unité après que le second signal d'entrée ait été appliqué . La figure 5 est une vue sous forme de diagramme d'un second exemple de réalisation selon la présente invention comprenant trois unités empilées utilisées en tant qu'indexeur à air en série. 10 La figure 6 est une vue partiellement sous forme de dia gramme d'un second exemple de réalisation selon la présente invention dans lequel quatre unités empilées réalisent la fonction d'un compteur binaire ; et La figure 7 est un graphique représentant le fonctionne-15 ment de l'exemple de réalisation de la figure 6. Comme le montre tout d'abord l'unité unique représentée dans la figure 1, cette unité est indiquée de façon générale en 11 et comprend une enveloppe 12 ayant un orifice d'entrée 13, un premier et un second orifices de sortie 14 et 15 espacés vers l'ex-20 térieur à partir de l'orifice 13 et sur le côté opposé du corps 12 et deux orifices bouchés 16 et 17 (non opérationnels). Le corps 12 comporte un alésage 18 à l'intérieur duquel est situé un tiroir ou piston indiqué de façon générale par la référence 19. Le tiroir 19 a une partie centrale 21 de diamètre réduit 25 formant une chambre reliée à l'orifice d'entrée 13, et aux parties gauche et droite 22 et 23 de diamètre réduit formant des chambres reliées aux orifices de sortie 14 et 15 respectivement. Des joints 24 et 25 séparent la partie centrale réduite du tiroir des parties côté gauche et côté droit respectivement. Les chambres d'extrémi-30 té 26 et 27 sont formées dans l'alésage 18 par des joints 28 et 29 respectivement sur le tiroir 19 et par des joints 31 et 32 portés par des chapeaux d'extrémité 33 et 34. Ces chapeaux d'extrémité sont retenus contre tout déplacement vers l'extérieur par des bagues 35 et 36 contre lesquelles ils sont poussés par des ressorts 37 et 35 38 respectivement à l'intérieur des prolongements creux 39 et 4l des chapeaux d'extrémité. La pression manuelle sur les chapeaux d'extrémité déplacent le tiroir 19 entre les positions à gauche et à droite représentées dans les figures 1 et 2 respectivement. Deux pièces rapportées creuses 42 et 43 sont situées à 40 l'intérieur des extrémités gauche et droite respectivement d'un 71 43901 4 2117927 alésage 44 à l'intérieur du tiroir 19. Les pièces rapportées sont maintenues en place par des bagues de retenue 45 et 46 et des épaulements 47 et 48. Des passages radiaux 49 et 51 sont prévus dans les pièces rapportées 42 et 43 respectivement et reliées aux 5 intérieurs des pièces rapportées avec des passages radiaux 52 et 53 dans le tiroir 19. Les passages 52 sont situés entre les joints 24 et 28 tandis que les passages 53 sont situés entre les joints 25 et 29. En conséquence, le passage intérieur 54 de la pièce rapportée 42 sera toujours relié à l'orifice de sortie 14, tandis 10 que le passage intérieur 55 de la pièce rapportée 43 est constamment relié à l'orifice de sortie 15. Ces deux passages intérieurs peuvent être reliés à la chambre d'entrée centrale 56 du tiroir 19, et une soupape sélectrice 57 est montée de manière coulissante dans cette chambre et peut entrer en contact avec l'une ou 15 l'autre des pièces rapportées pour fermer complètement son passage correspondant. La chambre 56 est reliée constamment à l'orifice d'entrée 13 par des orifices radiaux 58 dans le tiroir 19. La soupape sélectrice 57 est en contact sur ces côtés opposés avec des ressorts 37 et 38, ces ressorts ayant la même rigidité de sorte 20 qu'ils tendront à maintenir la soupape sélectrice 57 dans sa position médiane. Lorsque le tiroir 19 est dans sa position à gauche comme représenté dans la figure 1, la pièce rapportée 43 maintient la soupape sélectrice 57 légèrement vers la gauche de sa position centrale, de sorte que le ressort 37 pousse fermement cette sou-25 pape sélectrice contre la pièce rapportée. Un joint 59 est porté par la soupape sélectrice 57 et peut être en contact avec la pièce rapportée 43 pour séparer la chambre 56 du passage 55. De manière similaire, un joint 61 porté par la soupape sélectrice 57 peut entrer en contact avec la pièce rapportée 42 pour séparer la 30 chambre 56 du passage 54. Afin d'empêcher un fluide sous pression d'être piégé accidentellement dans les orifices de sortie 14 ou 15, des passages de purge restreints 62 et 63 sont prévus respectivement pour ces orifices. Ces passages sont formés dans le corps 12 et mènent de-35 puis les chambres formées par les sections réduites 22 et 23 respectivement du tiroir 19. Le moyen pour pressuriser les chambres d'extrémité 26 et 27 dans l'exemple de réalisation des figures 1 à 4 comprend des passages radiaux 64 et 65 respectivement dans les prolonge-40 ments 39 et 41 des chapeaux d'extrémité. Ces passages sont reliés 1 i 71 43901 2117927 aux passages intérieurs 54 et 55 des pièces rapportées 42 et 43, Gomme on le verra par la suite, an relation avec l'exemple de • réalisation des figures 6 et J, un passage 64 ou 65 peut être omis dans toute unité particulière 11 d'un empilement de telles unités. 5 La conséquence de ceci,est que la chambre d'extrémité correspondante n'est pas pressurisée à partir de la chambre centrale 56, et au lieu de cela, est pressurisée par une liaison extérieure menant depuis l'orifice de sortie d'une autre unité dans l'empilement. Les dimensions des passages 64 et 65 sont telles que le 10 tiroir 19 ne sera pas plaqué contre l'un ou l'autre chapeau d'extrémité 33 ou 34 lorsque les chambres d'extrémité seront pressurisées . Pendant le fonctionnement, on supposera que la condition initiale est représentée dans la figure 1, le tiroir 19 étant dans 15 la position à gauche et l'orifice d'entrée 13 étant évacué, la soupape sélectrice 37 étant maintenue contra le siège 66 à l'extrémité de la pièce rapportée 43 par un ressort 37. La pressurisation de l'orifice d'entrée 13, en tant que premier signal, amènera le fluide à s'écouler à travers la chambre 67 autour de la partie ré-20 duite 21 du tiroir 19, à travers les passages 58, et dans la chambre centrale 56 vers la gauche de la soupape sélectrice 57. Le fluide s'écoulera ensuite dans le passage central 54 de la pièce rapportée 42 et à travers les passages 52 et 49 dans une chambre 68 entourant la partie réduite 22 du tiroir 19. De-là, le fluide 25 s'écoulera dans l'orifice de sortie 14, pressurisant celui-ci. La pression du fluide maintiendra la soupape sélectrice 57 contre le siège 66 de sorte qu'aucun fluide sous pression ne pourra s'écouler vers l'orifice de sortie 15. Au même moment, tout fluide sous pression restant dans l'orifice de sortie 15 passera à travers la 30 chambre 69 autour de la partie réduite 23 du tiroir et à travers l'orifice d'évacuation 63 qui comporte un filtre 71. Le fluide sous pression passera également à travers le passage 64 dans la chambre d'extrémité 26 et déplacera le tiroir 19 vers la droite comme représenté dans la figure 2. Du fait de la 35 pression dans la chambre 56, la soupape sélectrice 57 restera encore dans sa position, le joint 59 engageant 1s siège 66. Par suite de la suppression de la pression à l'orifice d'entrée 13, le fluide sous pression s'écoulera depuis l'orifice de sortie 14 à travers la chambre 68, les passages 52 et 49, le 40 passage 54, la chambre 56, les passages 58 et la chambre 67 vers 71 43901 6 2117927 l'orifice 13. La réduction de pression dans la chambre 56 permettra au ressort 38 de déplacer la soupape sélectrice 57 vers la gauche comme représenté dans la figure 3. afin que le joint 61 engage le siège 72 à l'extrémité de la pièce rapportée 42. En conséquen-5 ce, à ce point, les deux orifices de sortie 14 et 15 seront évacués, toute pression restante dans l'orifice de sortie 14 s'échappant à travers l'orifice d'évacuation 62. Par suite de l'application ultérieure de pression à l'orifice d'entrée 13, le fluide pressurisera à nouveau la chambre 56 10 et se déplacera à travers les passages 55, 51, 53 et la chambre 69 vers l'orifice 15, pressurisant cet orifice de sortie. Le fluide pressurisé se déplacera également à travers le passage 65 vers la chambre d'extrémité 27, déplaçant le tiroir 19 vers sa position à gauche comme représenté dans la figure 4. La pression dans la cham-15 bre 56 maintiendra la soupape sélectrice 57 avec son joint 51 contre le siège 72 de la pièce rapportée 42. L'orifice de sortie 14 restera évacué. L'évacuation ultérieure de l'orifice d'entrée 13 se traduira par le fait que l'orifice d'entrée 15 est évacué à travers 20 la chambre 69, les passages 53, 51 et 55, et les chambres 56 et 67. Toute pression restante dans l'orifice de sortie 15 sera évacuée à travers l'orifice d'évacuation 63. La soupape sélectrice 57 sera déplacée par le ressort 37 vers sa position à droite et les parties prendront en conséquence rapidement les positions représentées dans 2 5 la figure 1, pour un nouveau cycle. La figure 5 représente d'une manière schématique un second exemple de réalisation de la présente invention dans lequel trois unités lia, 11b et 11c sont empilées pour commander en série l'extension et le recul de trois positionneurs A, B et C actionnés 30 par air. Une soupape actionnable manuellement 101 est reliée à l'orifice d'entrée 13a de l'unité lia et la sortie 14a est reliée à un côté d'une soupape de commande 102 pour le positionneur A. L'orifice de sortie 15a est relié à l'orifice d'entrée 13b de l'unité 11b. L'orifice de sortie 14b de l'unité 11b est relié à la soupape 35 103 du positionneur B et l'orifice de sortie 15b à l'orifice d'entrée 13c de l'unité lie. L'orifice de sortie 14c est relié à une soupape de commande 104 pour le positionneur C et l'orifice de sortie 15c aux côtés opposés des trois soupapes 102, 103 et 104. Pendant le fonctionnement, les unités individuelles lia, 40 11b, 11c fonctionnent oomme décrit pour l'unité 11. En conséquence, 71 43901 7 2117927 la première commande de la soupape 101 amène le positionneur A à avancer. Le second va-et-vient de la soupape manuelle amène le positionneur B à s'avancer et la troisième commande fait avancer le positionneur C. Les quatre commandes amènent tous les position-5 neurs à se rétracter, c'est-à-dire à reculer, complétant ainsi la séquence. Les figures 6 et 7 représentent de façon partiellement schématique un compteur binaire constitué de quatre unités 11 empilées, ces unités étant désignées par I, II, III et IV respeeti-10 vement. Le but de cet agencement est de pressuriser et d'évacuer un orifice de sortie particulier 15 de l'unité IV à la douzième application et suppression d'une pression de signal.'L'orifice d'entrée 13 de l'unité I est l'orifice de signal et l'orifice de sortie 14 de cette unité est bouché, comme le sont les orifices de 15 sortie 14 des trois autres unités. L'orifice de sortie 15 de l'unité I est relié à l'orifice d'entrée 13 de l'unité II, l'orifice de sortie 15 de l'unité II est relié à l'orifice d'entrée 13 de l'unité III et l'orifice de sortie 15 de l'unité III est relié à l'orifice d'entrée 1J> de l'unité IV. 20 Toutes les quatre unités comportent des passages 64 et 65, à l'exception toutefois du passage 65 qui manque dans l'unité I. Au lieu de cela pour l'unité, une chambre d'extrémité 27 est pressurisée par un conduit 201 menant depuis la chambre d'extrémité 27 de l'unité II. En raison de ceci, l'empilement réalise l'opéra-25 tion suivante comme représenté dans la figure 7. En commençant par une position initiale représentée dans la figure 6, l'orifice de signal 13 de l'unité I sera relié à l'orifice de sortie bouché 14 de l'unité I. La première application et suppression d'une pression de signal déplace le tiroir de l'unité 30 I vers la droite, sans aucune action sur les autres unités. Ceci amène l'orifice de signal à être relié à l'orifice de sortie bouché 14 de l'unité II. Par suite de l'application ultérieure d'une impulsion de signal (signal n° 2) l'unité I sera déplacée vers l'arrière vers 35 la position à gauche du fait qu'aucun passage 65 n'existe dans l'unité I. Cependant, l'unité II se déplacera vers la position à droite, les unités III et IV restant fixes. A la fin de la seconde impulsion de signal, l'orifice de signal sera relié à l'orifice de sortie bouché 14 de l'orifice III qui est bouché. 40 L'application de la troisième impulsion de signal amène 71 43901 o 2117927 la pression à être appliquée à la chambre d'extrémité 27 de l'unité II, déplaçant l'unité II vers la gauche. Cette pression sera également transmise par l'intermédiaire du conduit 201 à la chambre d'extrémité 27 de l'unité I, déplaçant cette dernière vers la 5 gauche. L'unité III sera déplacée vers la droite. Cependant, après la troisième impulsion de signal, l'orifice de signal sera uniquement relié à l'orifice de sortie bouché 14 de l'unité I. La quatrième impulsion de signai déplacera à nouveau l'unité I vers la droite, sans aucune action sur les autres unités, 10 et il résultera de ceci que l'orifice de signal sera relié à l'orifice de sortie bouché 14 de l'unité II. Une cinquième impulsion de signal amènera l'unitéII à se déplacer vers la droite, les autres unités restant fixes. A la fin de la cinquième impulsion, l'orifice de signal sera relié à l'ori-15 fice de sortie bouché 14 de l'unité IV. La sixième impulsion de signal ramènera à nouveau les unités I, II et III vers leur position à gauche et déplacera l'unité IV vers sa position à droite. A la fin de cette impulsion, l'orifice de signal sera à nouveau relié à l'orifice de sortie bou-20 Ché 14 de l'unité I. Les septième, huitième, neuvième et dixième impulsions de signal seront des répétitions des première, seconde, troisième et quatrième impulsions afin qu'à l'extrémité de la dixième impulsion de signal les unités I, III et IV soient déplacées vers la 25 droite et que l'unité II soit dans sa position à gauche. A la onzième impulsion de signal, l'unité II se déplace vers sa position à droite et à la fin de la onzième impulsion l'orifice de signal sera relié à l'orifice de sortie 15 de l'unité IV, qui est l'orifice commandé. 3° En conséquence, par suite de l'application de la douziè me impulsion de signal, le fluide pressurisé s'écoulera depuis l'orifice de signal 13 de l'unité I vers l'orifice de sortie 15 de l'unité IV. Toutes les unités I à IV se déplaceront vers la gau che, mais la pression restera à l'orifice de sortie commandé jus-35 qu'à ce que la pression soit supprimée de l'orifice de signal, moment auquel toutes les parties seront dans leur position de départ La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à 40 l'homme de l'art. 71 43901 9 2117927 REVENDICATIONS 1 - Dispositif à soupapes en série, caractérisé en ce qu'il comprend un corps ayant u& orifice d'entrée et ua premier et un second orifices de sortie, un ao^-sn seiicible à une première apgl£« 5 cation de pression de fluide à i'orifiaa d'sntré© pour pressuriser ce premier orifice de sortie, un moyen sensible à la suppression de la première application de pression à l'orifise d5 entrée pour évacuer le premier orifice de sortie, an moyen sensible à une seconde application de pression à 1'orifice d'entrée pour pressuri-10 ser le second orifice de sortie, un moyen sensible à la suppression de la seconde application de pression à l'orifice d'entrée pour évacuer le second orifise de sortie-, et an raoysn sensible à une troisième application de pression à l'orifice d*entrée pour pressuriser à nouveau le premier orifice de sortis, de sorte que 15 les premier et second orifices de sortie seront alternativement pressurisés et évacués par des applications répétées et des suppressions répétées de pression à l'orifice d'entrée. 2 - Dispositif à soupapes en série selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour 20 assurer l'évacuation d'un orifice de sortie non pressurisé comprenant des passages d'évacuation restrictifs dans ee corps. 3 - Dispositif à soupapes en série, caractérisé en ce qu'il comprend un corps de distributeur, un tiroir déplaçable dans ce corps et formant avec lui une chambre d5entré® et deux chambres 25 de sortie espacées, un orifice d'entrée relié à la ehasabre d'entrée, un premier et un second orifices de sortie reliés aux chambres de sortie, une chambre centrale à 1'intérieur du tiroir reliée à la chambre d'entrée, une soupape sélectrise dans la chambre centrale, des ressorts poussant la soupape sélectrice en direction 30 d'une position centrale, deux chambres aux extrémités opposées du tiroir, celui-ci étant mobile entre des positions à gauche et a droite en réponse à la pression dans les chambres d'extrémité, et des premier et second passages dans le tiroir reliés dans la chambre centrale aux première et seconde chambres de sortie respecti-35 vement, d'où il résulte qu'une première application de pression à l'orifice d'entrée avec le tiroir dans sa position à gauche, pressurise le premier orifice de sortie et amène la soupape sélectrice à séparer de manière étanche le second passage de la chambre centrale, la réduction de pression à l'orifice d'entrée après que 40 le premier orifice de sortie a été pressurisé évacue ce premier 71 43901 10 2117927 orifice de sortie, une seconde application de pression à l'orifice d'entrée avec le tiroir dans sa position à droite pressurise le second orifice de sortie et amène la soupape sélectrice à séparer de manière étanche le premier passage de la chambre centrale, et une 5 réduction de pression à l'orifice d'entrée après que le second orifice de sortie a été pressurisé évacue ce second orifice de sortie. 4 - Dispositif à soupapes en série selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un passage entre le premier passage du tiroir et la chambre d' extrémité à gauche de 10 sorte que la première application de pression amène le déplacement du tiroir de sa position à gauche vers sa position à droite. 5 - Dispositif à soupapes en série selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un passage entre le second passage du tiroir et l'autre chambre d'extrémité, de sorte 15 que la seconde application de pression à l'orifice d'entrée ramène le tiroir vers sa position à gauche. 6 - Dispositif à soupapes en série selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des passages d'évacuation de dimension restreinte dans ce corps pour assurer l'évaeua- 20 tion des orifices de sortie. 7 - Dispositif à soupapes en série selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un premier et un second de tels dispositifs à soupape en série identiques, le second orifice de sortie du premier dispositif étant relié à l'orifice d'entrée du 25 second dispositif, ce dernier comportant des passages reliant ses premier et second passages de tiroir avec leur chambre d'extrémité correspondante, une des chambres d'extrémité de ce second dispositif étant reliée à la chambre d'extrémité à droite du premier dispositif de sorte que le tiroir de ce premier dispositif sera rame- 30 né à sa position à gauche en réponse à l'application d'une pression dans la première chambre d'extrémité du second dispositif.