Brevet FR2126161A1 — publié le 19721006

L'Invention se rapporte à un procédé et à un dispositif pour déplacer un piston qui est monté dans un cylindre de travail de manière à coulisser alternativement dans les deux sens sous l'action du fluide sous pression* 5 Dans la technique antérieure, le piston de travail monté dans un cylindre» et destiné à se déplacer dans ce cylindre sous l'action d'un fluide sous pression, est mis en vibration par un appareil séparé qui produit des vibrations et qui est lié à ce piston. 10 Ces vibrations sont transmises au piston. De tels appareils représentent un investissement important. L'invention vise à faire vibrer le piston au. moyen du fluide sous pression qui est utilisé pour le déplacer. l'invention consiste en ce que le piston est mis en 15 vibration par le fluide sous pression qui sert à le déplacer* par le fait que, dans le cas où le piston qui est sollicité d'un cfité par une force de rappel, le fluide sous pression est alternativement Introduit et évacué dans le cylindre-de travail sur le côté du piston qui n'est pas sollicité par la force de 20 rappel, et, dans le cas où le piston peut être sollicité sur les deux faces, le fluide sous pression est alternativement introduit dans le cylindre de travail et évacué de ce cylindre sur chacune des faces du piston. Ceci permet de faire vibrer le piston de travail d'une 25 façon extrêmement simple. Un avantage particulier de l'invention consiste en ce que cette vibration est fonction linéaire de la commande. Pour obtenir, en même temps que la vibration, un déplacement de la position du piston, c'est-à-dire une translation 30 sous lreffet d'une force statique continuellement exercée et qui est superposée à la vibration, on procède de la façon suivante : à chaque alternance d'introduction et de vidange du fluide sous pression, on introduit dans le cylindre une quantité de fluide qui est légèrement supérieure à la quantité de fluide 35 sous pression qu'on laisse échapper. De cette façon, le piston se déplace unilatéralement d'une petite distance à chaque double course de la vibration, de sorte qu'on obtient finalement 71 23971 2 2126161 une avance du piston. Pour la mise en œuvre du procédé, on utilise un dispositif qui est caractérisé par un appareil de commande ou distributeur interposé entre le cylindre de travail et le réservoir 5 de fluide sous pression et qui assure alternativement et en succession rapide l'introduction du fluide sous pression dans le cylindre de travail et la vidange de ce fluide. L'appareil de commande est avantageusement constitué par un cylindre qui contient un piston ou tiroir monté rotatif 10 ou oscillant en rotation, et qui peut également se déplacer par translation axiale. Là vibration est commandée par rotation du tiroir. Pour commander la rotation de ce tiroir, on peut utiliser des moyens connus en soi. Cette rotation provoque une pulsation du fluide sous pression et, par conséquent, du piston de 15 travail, par le fait que, au rythme de la fréquence de rotation, la conduite d'arrivée et la conduite de retour sont reliées à la conduite qui mène au cylindre de travail, La translation axiale du piston permet, avec une section d'écoulement constante pour l'arrivée et le retour du fluide sous pression, d'étran-20 gler plus ou moins fortement l'orifice d'arrivée par modification de la section et par ce moyen de régler la vitesse de translation du piston, qui est superposée à la vibration pulsa-toire. Il n'est cependant pas nécessaire de recourir à un 25 tiroir rotatif, car l'invention apporte également une possibilité très simple de réaliser uniquement avec un tiroir coulissant des vibrations de haute fréquence dans un appareil de travail hydraulique et de produire simultanément une force de translation unilatérale. 30 L'invention consiste dans ce cas en ce qu'on utilise un tiroir coulissant équipé d'une tige de piston mobile par translation axiale et qui, d'une part est sollicitée par la force d'un ressort tandis que, d'autre part, elle est reliée à une came sur laquelle elle est appuyé par une force. 35 Ce dispositif permet d'atteindre toute fréquence dési rée, par une vitesse de rotation appropriée de la came si, en m8me temps, la masse du piston et de sa tige, d'une part et, la ■■ • 71 23971 3 2126161 force du ressort d'autre part, sont calculées en conséquence». Il est avantageux que la came présente un grand nombre de bossageso Geci présente 1'avantage de permettre d'atteindre des fréquences de vibration élevées avec une vitesse, de rotation 5 relativement faible»' .... Il est avantageux que les flancs, des bo„ssages de la came soient dissymétriques. On peut régler de cette façon l'allure de l'oscillation en fonction du temps, ce qui peut être avantageux pour de nombreuses applications» C'est, ainsi que, 10 dans de nombreux cas' de rebourrage du ballast sous les. traverses. ' de chemins de fer, il est "avantageux que les amplitudes des vibrations présentent une forme à peu près rectangulaire, le comportement du tiroir coulissant peut être intéressant lorsque la forme'de la came est choisie de façon à présenter une élévation 15 lente et une chute brusque, lorsque le bossage est passé devant la tige du piston, cette dernière se déplace,, sous la seule force du ressort, tout d'abord avec une grande vitesse» puis avec une vitesse qui se réduit à mesure que le ressort se détend plus fortement, de sorte qu'on obtient une ouverture totale des 20 canaux de passage après un temps très court, tandis que ces ca— - naux ne se referment que lentement. Il est avantageux que le ressort soit un ressort pneumatique, Par ailleurs, il peut être avantageux que le flâne d'attaque du bossage de la came soit d'une pente moins raide que 25 celle du flanc de chute. Pour la commande du débit de passage, il peut en outre être avantageux que le tiroir ne soit pas seulement mobile en translation axiale mais également mobile en rotation et que les arêtes des cordons de portée de ce piston soient inclinées par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe 30 du mouvement. En munissant le distributeur de moyens permettant de fixer le tiroir rotatif dans certaines positions angulaires de manière qu'il reste encore mobile en translation axiale, mais qu'il soit bloqué"êh rotation, on peut régler le débit sur des valeurs déterminées et choisies à l'avance. 35 Dans de nombreux cas d'applications, par exemple dans la pose des voies de chemin de fer, il est avantageux.que la courbe de l'amplitude des vibrations, ou la fréquence des vibrations varie à la fin du travail. Dans ces cas, il est souhaitable 71 23971 4 2126161 de prévoir aux deux faces frontales de la tige du piston, des cames dont chacune peut être arrêtée dans une position pour laquelle la tige est libre, et de prévoir deux ressorts pneumatiques qui peuvent être mis en action individuellement et qui 5 tendent à appliquer la tige de piston, soit sur l'une, soit sur l'autre des cames. La description qui va suivre, en référence aux dessins annexés, donnés surtout à titre d'exemples, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée. 10 Sur ces dessins, la figure 1 est un schéma de principe de l'installation comprenant un cylindre de vérin dans lequel le piston est sollicité d'un côté par la force d'un ressort ; la figure 2 est une coupe longitudinale du distributeur 15 suivant l*invention qui est sollicité d'un seul côté, la figure montre par un trait gras continu le.parcours suivi par le fluide sous pression en direction du piston ; La figure 3 est une coupe longitudinale correspondant à la figure 2 mais dans laquelle le piston est supposé tourné 20 de 180° par rapport à sa position de la figure 2, la vue montrant également le parcours suivi par le fluide ; La figure 4- est une coupe suivant la figure IY-IV de la figure 2 } La figure 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la 25 figure 3 ; La figure 6 est une coupe longitudinale du distributeur suivant l'invention, qui est ramené élastiquement en position centrale î la figure 7 est une coupe suivant la ligne YII-YII de 30 la figure 6 ; la figure 8 est une coupe longitudinale montrant le parcours suivi par le fluide sous pression à travers le tiroir, dans l'écoulement de ce fluide en direction du piston de travail; la figure 9 est une coupe longitudinale montrant l'é-35 couiement du fluide sous preêsion à travers le tiroir lorsque le fluide sous pression revient du piston de travail î 71 23971 5 2126161 La figure 10 est une coupe transversale correspondant à la figure 8 ; La figure 11 est une coupe transversale correspondant à la figure 9 ; 5 La figure 12 est un schéma de principe d'une installa tion comportant un piston de travail monté dans un cylindre de vérin et sollicité des deux cCtés par un"fluide sous pression ; La figure 13 est une coupe du tiroir du distributeur de l'installation de la figure 12, dans la position qui charge 10 l'une des faces du piston ; La figure 14 est une coupe du tiroir du distributeur de l'installation de la figure 12, dans la position qui charge l'autre face du piston ; La figure 15 est une coupe transversale du tiroir de 15 distributeur équipé d'une came d'entraînement ; La figure 16 est une coupe transversale du tiroir de distributeur équipé de deux ressorts pneumatiques et de deux cames d*entrainement» La figure 1 est xm schéma de principe de l'installa-20 tion. Dans le cylindre de vérin Z est agencé un piston K qui est chargé par la force d'un ressort sur l'une de ses faces. La conduite z introduit de l'huile sous pression sur la face du piston K qui n'est pas chargée par la force du ressort. Cette conduite z sert également à vidanger l'huile sous pression du 25 cylindre Z. Entre le cylindre Z, dans lequel coulisse le piston K, et le réservoir SP de fluide sous pression, est intercalé un distributeur ST suivant l'invention. Le fluide sous pression est contenu dans le réservoir SP» Il peut s'écouler, par la conduite a sous l'action d'une 30 pompe P ou d'un accumulateur de pression, par exemple d'un accumulateur à azote, à travers la soupape Vz et un étranglement D vers l'orifice d'entrée du cylindre g. Ce fluide reflue de l'orifice de sortie A du cylindre Z vers le réservoir SP par la conduite de retour r, éventuellement à travers une soupape Yr. • 35 L'installation suivant l'invention comprend un appareil de commande ou distributeur Sï, intercalé entre le cylindre Z et le groupe composé de la pompe et du réservoir SPr et qui sert à 71 23971 6 2126161 engendrer les vibrations. Ce distributeur relie alternativement au cylindre Z la conduite z, qui part du réservoir SP et sur laquelle est intercalée la pompe P, et la conduite de retour r. Cette alternance entre la conduite d'arrivée z et la conduite de retour r s'effectue à une fréquence élevée. Cette alternance est commandée par une rotation ou une oscillation angulaire du tiroir 2 du distributeur ST. L'appareil de commande ou distributeur suivant l'invention est représenté par des vues en coupes longitudinales ou transversales, sur les figures 2 à 11. Cet appareil ST est constitué par un cylindre 1 résistant à la pression et un tiroir 2 qui est monté rotatif et coulissant axialement dans ce cylindre. Le cylindre présente des orifices d'entrée 3 et de sortie 4 pour le raccordement des conduites de fluide g et r reliés au réservoir SP, ainsi qu'un orifice pour le raccordement de la conduite a qui mène au cylindre de vérin Z. Le piston ou tiroir 2, qui est monté pour coulisser dans le cylindre 1 constituent le corps du distributeur, se déplace par translation axiale sous la commande de la fourchette 8 Par cette translation, on peut régler la section de i'orifice de passage a sur différentes sections. Ceci permet d'assurer un étranglement plus ou moins fort du débit de fluide sous pression et, avec une construction appropriée, également l'étranglement du débit du flux de retour. Le tiroir ou piston présente sur sa circonférence, à \ine extrémité, une gorge annulaire 5 qui est reliée à l'orifice 3 dans toutes les positions, du piston. Cette gorge annulaire 5 est reliée par un perçage 6 parallèle à l'axe à 1'évidement 7, qui peut être par exemple parallèle à l'axe et qui est usiné dans la surface du tiroir. C'est par ce passage que s'écoule le flux de fluide sous pression, qui est envoyé au cylindre de travail Z. Le piston ou tiroir 2 comporte, dans une position diamétralement opposée à 1*évidement 7, un évidement 10 auquel se raccorde un canal 9 formé dans le piston. C'est par ce passage que s'écoule le flux de fluide sous pression revenant du cylindre de travail Z. Le piston est animé d'un mouvement d'oscillation 71 23971 ^ 2126161 angulaire ou de rotation par un moteur M. Ce moteur M est avantageusement monté dans le cylindre 1 du distributeur» Il peut être entraîné, par exemple, par le fluide sous pressions, le piston contient éventuellement au moins une soupape 5 de surpression 12 à travers laquelle une surpression qui s'établit du côté haute pression peut être évacuée, Naturellement, le principe de l'invention peut également être appliqué sous une forme cinématique inversée, par \ exemple en utilisant un .piston fixe et un corps tournant, 10 On peut disposer les orifices d'entrée et de sortie du corps 1 du distributeur en n'importe quel point de la périphérie en prévoyant une fourrure interposée entre le corps et le piston ou tiroir et présentent des gorges annulaires appropriées. Ces gorges annulaires sont accessibles de l'extérieur du corps, 15 le piston de travail est mis en mouvement continu lors que le tiroir est court-circuité par une conduite de dérivation. Sur la figure 12, on a représenté une installation suivant l'invention dans laquelle le cylindre de travail est sollicité des deux côtés par un fluide sous pression, lie corps 11 20 du distributeur présente ici deux orifices 17, 18 pour le raccordement des conduites de fluide sous pression qui mènent au cylindre de travail. Ces conduites sont alternativement reliées à la conduite de pression et à la conduite de retour, en une succession rapide. la conduite de pression est raccordée à l'o— 25 rifice 13 et la conduite de retour à l'orifice 14 du corps 11 du distributeur. le tiroir 31 de la figure 15 comprend une conduite d'arrivée 32 qui vient de la pompe, non représentée. Il présente également une conduite de retour 33 qui mène au réservoir d'hui-30 le non représenté. Une conduite 34 mène à l'un des côtés du cylindre de travail 35. Une autre conduite 36 mène à l'autre côté de ce cylindre 35. Dans le distributeur est montée coulissante une tige de piston 37 qui porte deux pistons 38a et 38b. Cette tige de piston 37 est sollicitée dans un sens par un ressort 39, 35 Ce ressort 39 presse la tige 37 par sa face d'extrémité contre la came 40 qui porte plusieurs bossages 41, " le distributeur 31 fonctionne de la façon suivante. 71 23971 8 2126161 L'huile sous pression est refoulée par la pompe dans la conduite 32 et, lorsque le tiroir du distributeur est en position appropriée, elle est transmise à la conduite 34. Dans cette position du tiroir du distributeur, la conduite 36 est reliée à la conduite de retour 33» Dans l'autre position du distributeur, c'est l'inverse : la conduite 36 est raccordée à la conduite 32 de la pompe tandis que la conduite 34 est raccordée à la conduite de retour 33* La came 40 anime la tige de piston 37 et, avec elle, les pistons 38 d'un mouvement vibratoire. Ceci a pour effet que l'huile sous pression est continuellement et alternativement introduite dans la conduite 34 et dans la conduite 36 puis vidangée de chacune de ces conduites. La forme des bossages permet de régler les temps de fermeture et d'ouverture, ainsi que les durées de raccordement à la conduite de pression et à la conduite de retour. Cette forme de la came détermine non seulement la fréquence des vibrations, qui dépend du reste de la vitesse de rotation de la came, mais également l'amplitude de ces vibrations, Toutefois, elle détermine également la quantité d'huile qui pénètre dans le cylindre et de celle qui en sort. Si, à chaque eourse de vibration, il pénètre sur une face du piston une plus grande quantité d'huile qu'il n'en sort, on obtient en supplément de la vibration, un mouvement d'avance. Sur la figure 16, on a représenté une autre forme de réalisation qui comprend deux ressorts pneumatiques 39a et 39b. Cette installation comprend également deux cames 40a et 40b. Lorsque le ressort pneumatique 39a reçoit la pression, la tige 37 est appuyée contre la came 40a; Dans ce cas, il convient de veiller à ce que la came 40b se trouve dans une position telle que la tige du tiroir puisse vibrer librement. Si le ressort pneumatique 39b est chargé d'air comprimé, la tige 37 est appuyée contre la came 40b et c'est cette dernière qui prend alors la commande. 71 23971 9 2126161 REVENDICATIONS 1« Procédé de déplacement d'un piston monté pour coulisser alternativement dans un cylindre de vérin sous l'action d'un fluide sous pression, procédé caractérisé en ce qu'on fait vibrer le piston au moyen du fluide sous pression utilisé pour son dé-5 placement, dans le cas où le piston est sollicité d'un côté par une force de rappel par le fait que le fluide sous pression est alternativement introduit dans le cylindre de travail sur la face du piston qui n'est pas sollicitée par la force de rappel et évacué de ce cylindre, ou, dans le cas où le piston peut 10 être sollicité par le fluide sous pression sur ses deux faces, par le fait que le fluide sous pression est alternativement introduit dans le cylindre de travail et évacué de ce cylindre sur chacune des faces du piston de travail. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce 15 que, à chaque commutation dé l'introduction et de la vidange du fluide sous pression, on introduit dans le cylindre de travail, au moment de l'introduction du fluide, et au moyen de rainures axiales décalées de 180°, une quantité de fluide qui est légèrement supérieure à la quantité de ce fluide qu'on laisse échap-20 per du cylindre» 5» Dispositif de déplacement d'un piston monté pour cou lisser alternativement dans un cylindre de vérin et sollicité unilatéralement par une force de rappel, ce dispositif étant caractérisé par un distributeur intercalé entre le cylindre de 25 vérin et le réservoir de fluide sois pression et prévu pour introduire le fluide sous pression dans le cylindre et le laisser échapper en alternance rapide. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le distributeur est constitué par un cylindre contenant 30 un tiroir muni de rainures axiales et qui peut se déplacer par rotation ou oscillation angulaire et en même temps par translation axiale. 5» Dispositif suivant l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le cylindre du distributeur présente un 35 orifice pour le raccordement de la conduite de fluide sous pression qui mène au cylindre de vérin, ainsi que deux orifices pour le raccordement des conduites de fluide sous pression qui mènent 71 23971 10 2126161 au réservoir, et en ce que le tiroir du distributeur est monté dans ce cylindre de.manière à pouvoir tourner et, en même temps, se déplacer par translation, la variation de la vitesse de rotation permettant de régler la fréquence des impulsions et 5 la translation permettant de régler la section des orifices, de sorte que cette translation permette de régler la quantité de fluide qui pénètre en excès sur un côté à chaque double course» 6» Dispositif suivant l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le cylindre du distributeur présente deux 10 orifices pour le raccordement des conduites de fluide sous pression qui mènent au cylindre de vérin, ainsi qu'un orifice pour le raccordement de la conduite de pression et un orifice pour le raccordement de la conduite de retour, et en ce que le tiroir du distributeur est monté dans ce cylindre de manière à pouvoir 15 tourner et, en même temps, se déplacer par translation, la variation de la vitesse de rotation permettant de régler la fréquence des impulsions et la translation permettant de régler la section des orifices, de sorte que cette translation permette de régler la quantité de fluide qui pénètre en excès sur un 20 côté à chaque double course. 7. Dispositif suivant l'une des revendications 3 à 6,' caractérisé en ce que, dans le cas d'un tiroir de distributeur équipé d'une tige coulissante axialement, cette tige est sollicitée, d'un côté par une force de rappel, qui est de préférence 25 la force d'un ressort, et, de l'autre côté, par un dispositif vibrant à haute fréquence, de préférence par une came ou un excentrique, sur laquelle ou lequel elle est maintenue en appui. 8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la came présente une pluralité de bossages0 30 Dispositif suivant l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que les flancs des bossages de la came sont di s symè tri que s. 10. Dispositif suivant l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le ressort est un ressort pneumatique» 35 11» Dispositif suivant l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte deux cames disposées respectivement aux deux extrémités de la tige, et qui peuvent être 71 23971 11 2126161 "bloquées dans une position dans laquelle la tige est libre de se déplacer, ainsi que deux ressorts pneumatiques, qui peuvent être mis en action individuellement et qui pressent la tige de piston soit contre l'une soit contre l'autre des cames0 5 12, Dispositif suivant l'une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que la flanc d'attaque de chaque bossage de la came est incliné d'une pente moins raide que celle du flanc de retombée. 13. Dispositif suivant l'une des revendiôations 7 à 12, 10 caractérisé en ce que le tiroir du distributeur peut tourner dans son corps et que les cordons de portée sont obliques.