Brevet FR2128268A1 — publié le 19721020

L'invention se rapporte à un appareil de commande de-position capable de placer et de fixer un vérin pneumatique ou hydraulique dans n1 importe quelle position dè sa course, à distance et en fonction d'un signal de pression variable. Cet appareil est constitué par un distributeur qui comprend une entrée de fluide sous pression et deux sorties qui sont reliées respectivement aux deux extrémités d'un vérin à double effet, ces deux sorties étant commandées par un organe de commutation qui se déplace entre des positions dans lesquelles il obture tout passage ou au contraire relie la première ou la deuxième des sorties à l'entrée tandis que l'autre sortie est en communication avec l'extérieur.L'organe de commutation est relié mécaniquement, d'une part au piston du vérin à commander, par un dispositif élas- tique à force variable et, d'autre part, à un dispositif d'actionnement qui est sensible à un signal de pression, en antagonisme par rapport à la force du dispositif élastique, pour placer cet organe de commutation dans la position de fermeture lorsque le signal de pression et la force élastique sont équilibrés. Dans la forme préférée de réalisation de l'invention, le dispositif sensible au signal de pression est formé par un dispositif différentiel qui comprend deux organes convertisseurs de pre-ssion en force et qui enferment entre eux une chambre réceptrice du signal de pression en isolant cette chambre de l'extérieur, l'organe de grande surface étant disposé de manière à travailler en antagonisme à l'effort élastique. Les organes convertisseurs sont avantageusement formés par des membranes de surfaces différentes. L'appareil décrit peut être réalisé sous diverses formes de construction pratique. Suivant une caractéristique plus particulière de l'invention, le dispositif différentiel est constitué par une chambre munie sur une première de ses faces de moyens de fixation à l'aide desquels la chambre peut être fixée aux dispositifs de montage du vérin à commander, et présentant deux ouvertures coaxiales de diamètres différents, qui sont fermées par les membranes, lesquelles sont fixées à un organe rigide mobile qui traverse ladite chambre et oui est relié, d'un coté, à un ressort hé licoidal de traction accouplé à la tige du vérin et, de l'autre cô- té, au tiroir d'un distributeur cylindrique dont le corps est solidaire de la deuxième face de la chambre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ap paraîtront au cours de la description. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple la Fig. 1 est une coupe axiale de l'ensemble de l'appareil, représenté dans sa position dlequilibre-ou de repos la Fig. 2 représente le même appareil dans la position qui correspond au déplacement du piston commandé vers une position plus éloignée de l'appareil la Fig. 3 est une vue analogue qui montre l'appareil dans le cas de la manoeuvre opposée. Sur ces dessins, le dispositif sensible au signal de pression est désigné dans son ensemble par la référence 1, et le distributeur par la référence 2. Ce distributeur comprend un bloc 3 percé de part en part d'un trou 4 dans lequel est ajustée une chemise 5 montée à joint étanche à l'aide de garnitures toriques Ga- 6d qui sont logées dans des gorges correspondantes 7 de ladite chemise. Entre les gorges qui contiennent les bagues 6b et 6c, la chemise présente une gorge annulaire 8 avec laquelle coïncide, dans la position de montage représentée, un orifice 9 qui débouche à l'extérieur par un trou fileté 10, lequel reçoit un tube d'arrivée d'air comprimé.Entre les bagues Ga et 6b, la chemise présente une gorge annulaire 11 et, entre les bagues 6c et 6 , une gorge annu -laire -12. Dans la position de montage, ces deux gorges coïncident respectivement avec des orifices 13a et 13b qui débouchent dans des trous filetés 14 pour le raccordement de tuyaux correspondants, non représentés, qui conduisent respectivement aux raccords des deux extrémités du vérin à double effet commandé par-ce distributeur. La chemise est en outre percée d'un trou 15 pratiqué dans le fond de la gorge 8 et elle présente deux jeux de lumières 16 et 17 prati quees respectivement dans les gorges 11 et 12.Dans le perçage longitudinal 18 de la chemise, coulisse un tiroir cylindrique 19,- qui présente trois portées 20a, 20b, 20c entre lesquelles sont formées deux chambres annulaires 21a et 21b. Ce tiroir est actionné, ainsi qu'on le décrira dans la suite, au. oyen d'une tige 22 et la disposition est telle que, dans la position de repos représentée à la Fig. 1, les deux portées 20b et 20c ferment les lumières 16 et 17, la chambre 21b qui est en communication avec l'orifice d'entrée 9, étant alors isolée et la chambre 21a communiquant librement avec l'extérieur par un orifice 23 de la chemise et par un trou 24 du bloc. Le dispositif sensible au signal de pression, désigné dans son ensemble par la référence 1, est formé de trois pièces-superposées 25 à 27, qui sont réunies entre elles par des boulons qui les traversent de part en part et- qui sont enfilés dans des trous tels que les trous 28. Les deux premières pièces 25 et 26 sont des cuvettes dont les cavités 29 et 30 se font face et sont inégales, ainsi qu'il ressort du dessin, tandis que la troisième pièce 27, est une couronne séparatrice présentant deux-étages internes éche lonnés 31 et 32 qui correspondent respectivement à ceux des cavités 29 et 30. La cuvette 26 est fixée à la base supérieure du bloc 3 par des vis 33, qui sont vissées dans des trous correspondants. Dans chaque intervalle entre les pièces 25 et 27 et 27 et 26 est interposée une membrane flexible et imperméable 34 ou 35 fixée en son centre sur la tige 22 au moyen d'un écrou borgne 36 et d'entretoises 37 et 38. L'écrou présente une patte axiale 39 percée d'un trou 40 dans lequel est accroché un ressort hélicoldal 41 qui agit en traction sur la tige de piston du vérin commandé par le distributeur. L'appareil décrit ci-dessus peut être monté coaxialement au vérin commandé ; pour cela on peut le fixer, par exemple au moyen de deux de ses -boulons de fermeture enfilés dans les trous 28, à une plaque intermédiaire de montage, qui est à son tour fixée à deux des barres ou tirants qui font partie dé la structure des vérins classiques. L'ensemble est donc fixe par rapport au vérin et le tiroir 19 est réuni au piston de ce dernier. La chambre composée des deux espaces 31 et 32 forme une enceinte différentielle puisque les surfaces actives des deux membranes 34 et 35 sont différentes. Cette chambre est en communication, au moyen de passages 42, 43 et 44 avec le trou fileté 45, qui est formé dans le bloc 3, pour le raccordement d'un tube qui transmet une pression variable, laquelle peut être commandée à distance, pour l'actionnement du distributeur de commande de position. S'il ne règne une pression dans aucune des parties de l'appareil, ou bien s'il existe un équilibre entre l'effort du ressort 41 et la différence des forces qui sont engendrées sur les membranes 34 et 35 par la pression introduite dans la chambre 31, 32, le tiroir 19 se place dans la position de repos représentée sur la Fig. 1. L'entrée d'air sous pression 9 est interrompue dans la chambre 21b et les deux chambres du vérin commandé sont bloques, du fait que les deux lumières 16 et 17 sont fermées par les portées 20b et 20c Si l'on injecte de l'air comprime ou si l'-on augmente la pression de cet air à l'intérieur de la chambre 31, 3-2, la force dirigée vers le bas qui est exercee sur la. membran & 35 et sur la tige 22 croît et déplace le tiroir 19.La portée 2-Ob -déma-sque le bord supérieur des lumières 16, en mettant ainsi la sortie 13a qui est reliée à la chambre du cylindre la plus éloignée- de l'appareil en communication avec l'extérieur à travers- la chambre 21a et les passages 23-et 24 ; enmême temps la portee-2Oc.demasque le bord supérieur des lumières 17, en mettant ainsi la sortie 13b, qui est reliée à la chambre du vérin commandé la plus rapprochée de l'appareil, en communication avec l'entrée d'air comprimé. 9, à travers la chambre 21b, l'orifice 15 et la gorge 8. il en résulte qu'il circule de l'air comprimé en direction de cette chambre du vérin commandé, et que le piston de ce vérin se déplace dans le sens qui s'éloigne de l'appareil ; le ressort 41 se tend davantage et, lorsque l'effort du ressort est devenu supérieur à la force que la pression-signal exerce de haut en bas sur le dispositif à membranes, le ressort attire ce dernier dispositif vers le haut, le tiroir 19 obture à nouveau les lumières et l'ensemble est à nouveau au repos dans la nouvelle position du piston du vérin commandé. Si la pression-signal appliquée à la chambre 31, 32 par l'entrée 45 s'annule, l'effort exercé de haut en bas sur la membrane 35 diminue ; l'ensemble delta tige 22 et du tiroir 19 remonte du fait que la tension du ressort devient plus forte que cette force. Les lumières 17 et 16 sont à ce moment démasquées par le bord inférieur, en raison du recul des portées 20c et 20b ; la sortie 13b, qui correspond à la chambre du vérin qui est la plus rapprochée de l'appareil est mise en communication avec l'extérieur par la partie extrême inférieure ouverte de la chemise, tandis que la sortie 13a est mise en communication avec l'entrée d'air comprimé 9 à travers la gorge 8, l'orifice 15 et la chambre 21b.L'air comprimé est dirigé Vers la chambre du vérin qui est la plus éloignée de l'appareil et le piston de ce vérin se déplace dans le sens qui se rapproche de l'appareil, en réduisant ainsi la tension du ressort 41 jusqu'à ce que cette tension soit à nouveau égale à l'effort de commande qui est produit sur le dispositif de commande par la pression-signal. Dans la description donnée ci-dessus, on suppose que les sorties 13 sont réunies à des chambres opposées d'un même vérin à double effet, mais il va de soi que l'on obtiendrait exactement le même effet si ces deux sorties étaient réuniesaux chambres actives de deux vérins à simple effet, montés en opposition et reliés mécaniquement en série. Le dispositif de commande différentiel à membranes pourrait également être remplacé par un vérin différentiel comportant des pi-stons de deux diamètres différents et le distributeur à tiroir pourrait présenter également la forme de n'importe quel autre type de distributeur. De même, dans la description, on a uniquement mentionné le fonctionnement commandé par l'air- comprimé, tandis que avec des modifications de détail appropriées, le dispositif pourrait être utilisé avec n'importe quel autre fluide, par exemple de l'huile. EVENDICATIONS 1 - Appareil de commande de vérins à fluide sous pression, caractérisé en ce qu'il comprend : un distributeur comportant une entrée de fluide sous pression et deux sorties respectivement reliées aux deux extrémités opposées d'au moins un vérin sensible à la pression, l'entrée et les sorties de ce distributeur étant commandées par un organe de commutation mobile, qui peut se déplaceren outredes positions dans lesquelles il obture tout passage ou, au contraire, relie la première ou la deuxième des sorties à 1ten- trée, tandis que l'autre sortie est reliée à la décharge, l'organe de commutation étant relié mécaniquement, d'une part, à l'organe mobile de l'appareil moteur, par l'intermédiaire d'un dispositif élastique à force variable et, d'autre part, à un dispositif d'actionnement sensible à un signal de pression de commande, qui est antagoniste à la force du dispositif élastique et qui place l'organe de commutation dans sa position de fermeture lorsque le signal de pression et la force élastique s'équilibrent. 2 - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que- le dispositif sensible au signal de pression de commande est constitué par un dispositif différentiel qui comprend deux organes convertisseurs de pression en force et qui enferment un volume récepteur du signal qu'ils isolent~ de l'extérieur, l'organe convertisseur de plus grande surface étant disposé pour travailler en antagonisme par rapport à la force élastique. 3 - Appareil suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les oraanes convertisseurs de pression en force sont constitués par des membranes flexibles et imperméables. 4 - Appareil suivant les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif différentiel est constitué par une chambre qui est munie sur une pur entière de ses faces des moyens de fixation à l'aide desquels cette chambre peut être fixée aux dispositifs de montage du vérin à commander, et qui présente deux trous coaxiaux de diamètres différents, fermés par lesdites membranes formant convertisseurs de pression en force, lesdites membranes tant fixées à un organe rigide mobile qui traverse ladite chambre et qui est réuni, d'un côté à un ressort hélicoïdal de traction accouplé à la tige du vérin et, de l'autre, au tiroir d'un distributeur dont le corps est fixé à la deuxième face de la chambre.