Brevet FR2111887A1 — publié le 19720609

La présente invention concerne un dispositif de commande pour installations hydrauliques, destiné à régler le débit indépendamment de la charge et comprenant au moins un mécanisme de commande comportant un tiroir de distribution pour relier un con-5 duit de pompage à un conduit d'amenée au récepteur et pour relier un conduit venant du récepteur avec un conduit de retour vers le réservoir, ainsi qu'un équilibreur de différence de pression pour maintenir une différence de pression constante entre le conduit de pompage et le conduit utilisateur, cet équilibreur de 10 différence de pression pouvant être mis en communication au moyen d'un canal avec le conduit utilisateur afin de déterminer la pression régnant dans ce dernier. Des dispositifs de commande pour régler des débits indépendamment de la charge sont connus depuis quelque temps sous diffé-15 rentes formes de réalisation. Us reposent sur le principe qui consiste à maintenir constante la chute de pression entre la pompe refoulant le fluide sous pression et le branchement utilisateur de sorte que le débit du liquide ne dépend plus de cette différence de pression mais exclusivement de la section transversale 20 d'écoulement variable, alors que la différence de pression joue le rôle de paramètre. A cette fin, le fluide sous pression venant de la pompe est étranglé au moyen d'un obturateur à circulation en cas de surpression, également appelé équilibreur de différence de pression ; cet étranglement s'effectue au moyen d'un piston 25 qui est chargé d'un côté par la pression régnant dans le branchement utilisateur ainsi que par un ressort. Des variations de pression éventuelles dans ce branchement provoquent un déplacement de ce piston de sorte que la différence de pression donnée par le ressort reste constante. 30 On connaît déjà différentes formes de réalisation de tels dispositifs de commande indépendants de la charge. Un de ces dispositifs est décrit dans le brevet français 1 5^5 4-39 • Suivant ce brevet, lors du déplacement d'un ou plusieurs tiroirs de distribution mis en communication avec un équilibreur de différen-35 ce de pression commun, la pression régnant dans le branchement utilisateur concerné est dirigée par des canaux de commande auxiliaires vers l'équilibreur de différence de pression, et ce encore avant que ce branchement soit mis en communication avec le canal de pompage» Il est en outre prévu encore un canal de commande 71 38614 z 2111887 auxiliaire qui dans la position médiane de tous les tiroirs fait communiquer le côté du piston de l'équilibreur de différence de pression, chargé par ressort, avec le conduit de retour vers le réservoir afin que la pression encore exercée sur ce piston par 5 suite du dernier actionnement s'annule. Ce canal passe par tous les mécanismes de commande raccordés ; lors d'un nouveau déplacement d'un tiroir de distribution ce canal doit être obturé afin que la pression puisse à nouveau s'établir dans l'équilibreur de différence de pression. 10 Dans le dispositif mentionné les tiroirs de distribution présentent des chanfreins le long desquels le fluide sous pression s'écoule dans ou à partir du conduit utilisateur en cas de déplacement du tiroir de distribution. Etant donné que la forme ou l'angle d'inclinaison des chanfreins détermine la section 15 transversale maximale et (pour une différence de pression donnée) également le débit maximal, il s'ensuit que ces chanfreins ne peuvent être exécutés que lorsque la quantité de fluide sous pression à transporter est connue. Le dispositif de commande suivant l'invention a pour but 20 d'éviter cette opération spéciale d'usinage final des tiroirs de distribution, qui empêche les dispositifs de commande d'être tenus en stock et par conséquent d'être livrés rapidement après réception des commandes, tout en permettant à ces dispositifs de commande d'être adaptés chaque fois individuellement aux con-25 ditions de service envisagées. Comme déjà indiqué indirectement, la différence de pression détermine en tant que paramètre également le débit ; ce dernier peut donc être réduit par exemple également en diminuant la différence de pression, par la mise en place d'un plus faible res-30 sort dans 1'équilibreur de différence de pression, lorsque le débit ne peut pas être mieux réduit par d'autres moyens. A cet égard il existe cependant le risque que dans le cas d'un trop faible ressort le piston de 1'équilibreur de différence de pression s'accroche et que par suite le dispositif de commande de-35 vient inopérant. Or, le dispositif de commande suivant l'invention est capable de fonctionner même sous de très faibles différences de pression sans pour autant présenter les inconvénients cités plus haut. 71 38614 3 2111887 Ce résultat est obtenu suivant la présente invention par le fait que dans le canal reliant l'équilibreur de différence de pression au conduit utilisateur il est monté devant 1'équilibreur de différence de pression un obturateur à chute de pression qui 5 forme un point d'étranglement constitué par un bord régulateur et destiné à abaisser la différence de pression entre le conduit de pompage et le conduit utilisateur. La présente invention est expliquée plus en détail ci-dessous à l'aide d'un exemple de réalisation illustré aux des-10 sins annexés. La fig. 1 est une coupe longitudinale du dispositif de commande suivant la ligne I-I de la fig. 4. La fig. 2 est une coupe de l'équilibreur de différence de pression suivant la ligne II-II de la fig. 1. 15 La fig. 3 est une coupe d'un tiroir de distribution suivant la ligne III-III de la fig. 1. La fig. 4 est une coupe du dispositif de commande suivant la ligne IV-IV de la fig. 1. Il est à noter que, pour des raisons de clarté, dans ces 20 figures l'équilibreur de différence de pression est représenté plus grand par rapport aux tiroirs de distribution qu'il ne l'est en réalité. Le dispositif de commande représenté comporte deux mécanismes de commande à quatre voies 1 présentant chacun tin tiroir de 25 distribution 2 et un équilibreur de différence de pression raccordé 3 qui sert aux deux mécanismes 1 et qui contient un piston d'équilibreur de pression 5 chargé par un ressort 4. Le nombre des mécanismes de commande raccordés 1 peut être quelconque. Le piston d'équilibreur de pression 5 présente line partie rétrécie 30 6 (fig. 2) qui s'étend approximativement sur toute sa longueur et forme un bord régulateur 50 ; en outre, le piston 5 est traversé par un alésage longitudinal central 7 (fig. 2). Cet alésage débouche sur la face frontale 8 du piston laquelle est opposée à l'extrémité du piston chargée par le ressort 4. 35 Les deux mécanismes de commande 1, qui sont reliés à l'équi libreur de différence de pression 3 au moyen de barres de traction 9, présentent un canal de pompage continu 10 et deux canaux 11 et 12 s'étendant de chaque côté du canal 10 parallèlement à celui-ci et dont, suivant la position du tiroir 2, l'un ou l'autre sert 71 38614 4 2111887 de canal de retour à partir du récepteur raccordé vers un réservoir non représenté. Comme indiqué en particulier dans les fig» 2 et 3, les canaux 10, 11 et 12 sont réalisés sous forme de canaux doubles dont les avantages sont expliqués 5 dans la demande de brevet déposée le 27 Octobre 1971, sous le No 71 38 532. Sur le mécanisme de commande 1 le plus éloigné de l'équilibreur de différence de pression 3 il est placé une plaque de fermeture 13 qui est reliée aux autres parties 1 et 3 du 10 dispositif de commande par les barres de traction 9 déjà mentionnées. Cette plaque ferme le canal de pompage 10 et relie par l'intermédiaire d'un alésage 14 le canal 11 au canal 12 qui se prolonge jusque dans le corps de l'équilibreur de différence de pression 3 et débouche dans l'alésage du piston 5 ; 15 au même endroit prend naissance tin canal de retour 15 (fig* 2) qui communique avec le réservoir. A côté de ce canal (dans la fig. 1 à droite de celui-ci), s'étend parallèlement à ce dernier un canal 16 qui vient de la pompe et débouche dans le canal de pompage 10. 20 Dans chacun des,deux mécanismes de commande 1, il se trouve deux branchements 110 et 120 conduisant à un récepteur (fig. 3) et qui débouchent à angle droit dans les alésages des tiroirs 2. L'embouchure du branchement 110 se trouve entre le canal de pompage 10 et le canal 11, alors que celle de l'autre branchement 25 est située entre le canal de pompage 10 et le canal 12. Parallèlement au canal de pompage 10 s'étendent deux canaux de commande auxiliaires 17 qui sont décalés latéralement par rapport au canal de pompage 10 (fig. 3) afin de ne pas couper l'alésage prévu pour le tiroir 2. 30 Les canaux de commande auxiliaire sont reliés au canal de pompage 10 par de courts canaux obliques 18. Si les éléments décrits jusqu'ici correspondent du point de vue fonctionnel à deux décrits dans le brevet suisse 444 601, il est prévu à présent en tant que nouvel élément un obturateur 35 à chute de pression 19 entre les mécanismes de commande 1 et l'équilibreur de différence de pression 3. H comprend un piston à chute de pression 20 qui est chargé par tin ressort 21 et monté coulissant dans un alésage s'étendant parallèlement à celui du piston 5 de l'équilibreur de différence de pression 3 71 38614 5 ? 111887 et qui, comme représenté à la fig. 4, coupe les canaux de commande auxiliaire 17 perpendiculairement. Le piston à chute de pression 20 présente une gorge annulaire 22 ainsi que, à la suite de celle-ci, une partie rétrécie 23 présentant un bord régu-5 lateur droit 24 et un bord régulateur gauche 25. L'extrémité du piston 20 située du côté du ressort communique avec la partie rétrécie 23 au moyen d'un alésage longitudinal 26 par l'intermédiaire d'un alésage 27 s'étendant à l'une des extrémités de l'alésage 26 transversalement à celui-ci. Une autre gorge an-10 nulaire 28 qui, comme la gorge annulaire 22, sert à permettre à la pression de s'exercer uniformément de tous les côtés sur le piston 20 afin d'éviter un accrochage de ce dernier, est montée à gauche (fig. 1) de la partie rétrécie 23. La tension initiale du ressort 21 peut être réglée en tour-15 nant une douille de réglage 29 qui, vissée dans le corps, est réglable par exemple au moyen d'une clé à fourche et présente un contre-écrou 30. La douille de réglage 29 est creuse et présente un filetage interne dans lequel une première vis de butée 31 est vissée de façon réglable. Le côté frontal 32 opposé â 20 l'extrémité du piston à chute de pression 20 chargée par le rassort peut prendre appui contre une deuxième vis de butée 33 qui est également montée réglable au moyen d'un filetage. Le but de ces vis de butée ainsi que de la douille de réglage est expliqué plus loin. 25 L'espace 34 du piston 5 de l'équilibreur de différence de pression où se trouve le ressort communique au moyen d'un canal 35 avec l'obturateur à chute de pression 19 ; lorsque ce dernier n'est pas chargé, sa partie rétrécie 23 se trouve sensiblement au niveau de 1* embouchure de ce canal 35» A proximité immédiate 30 de ce canal débouche un deuxième canal 36 qui conduit au canal de retour 15» Les embouchures des canaux 35 et 36 sont situées si près l'une de l'autre qu'elles peuvent être recouvertes ensemble par la partie rétrécie 23. D'autre part, l'espace 34 communique par un autre alésage 35 avec un obturateur de surpression à réglage préalable 37 qui présente une forme conique et est chargé par un ressort 38. La tension initiale de ce dernier peut être réglée par une vis 39» A partir de l'obturateur 37 un canal 40 conduit directement au canal de retour 15» 71 38614 6 2111887 Comme le montrent les fig. 1 et 4, chaque tiroir de distribution 2 présente plusieurs parties rétrécies 201 qui sont séparées les unes des autres ou délimitées mutuellement par des collerettes à arête vive 202 qui constituent des bords régulateurs 5 203. Le dispositif fonctionne de la manière sutvante. Le fluide sous pression (de préférence de l'huile) refoulé par une pompe arrive par le branchement 15 (fig. 2) dans le canal de pompage 10. Etant donné que les tiroirs de distribution 2t lorsqu'ils 10 occupent tous la position médiane, ferment le canal de pompage, il s'établit une pression qui par l'intermédiaire de l'alésage 7 prévu dans le piston d'équilibreur de pression 5 agit sur sa face frontale 8 et pousse le piston vers la droite (dans la fig.1) contre la force du ressort 4. Au moyen de sa partie rétrécie 6 15 le piston 5 ouvre une section transversale d'écoulement à partir du canal de pompage vers le canal de retour le long du bord régulateur 50, et ce jusqu'à ce que la pression dans le canal de pompage 10 corresponde à la force du ressort 4. Dans ce cas la pression due à cette force du ressort peut par exemple être de 20 6 kg/cm2 de sorte que la pompe presque non chargée renvoie le liquide par l'obturateur à circulation ou l'équilibreur de différence de pression 3 dans le réservoir. Jusqu'ici le fonctionnement ne se différencie pas de celui de la forme de réalisation prévue dans la technique antérieure. 25 Lorsqu'à présent l'un des tiroirs de distribution à quatre voies 2 est déplacé à partir d'une position médiane, son bord régulateur 203 établit au bout d'environ 1/4 de sa course totale d'abord une communication entre le branchement utilisateur 110, 120 à mettre en communication chaque fois avec la pompe et le 30 canal de commande auxiliaire 17» En cours de déplacement du tiroir de distribution 2 vers la gauche (dans la fig. 3 vers le bas) le branchement 18 du canal de commande auxiliaire droit (supérieur) 17 est d'abord libéré. La pression dans le canal utilisateur 110 se propage par conséquent dans le canal droit 35 (fig. 1), atteint par l'intermédiaire d'un canal de liaison 170 le canal gauche 17 et enfin le côté frontal 32 du piston à chute de pression 20. Ainsi ce piston 20 est poussé vers la droite contre la force du ressort 21 et établit au moyen de la partie rétrécie 23 une communication entre le canal droit 17 et le ca- 1 38614 7 2111887 cal 35 conduisant à l'équilibreur de différence de pression 3» Par suite du bord régulateur 25 prévu sur la partie rétrécie 23 il se produit à présent au niveau de ce bord régulateur une action d'étranglement de sorte que la faible quantité d'huile entrant dans le canal 35 atteint celui-ci et par conséquent l'espace 34 de l'équilibreur de différence de pression, situé du côté du ressort, sous une pression réduite. La réduction de pression correspond alors à la pression exercée par le ressort 21. En même temps, la pression réduite arrive par l'intermédiaire de la partie rétrécie 23 et des alésages 27 et 25 sur le côté supérieur (côté droit à la fig. 1) du piston 20 de sorte qu'il s'établit un état d'équilibre dans ce dernier. La pression réduite régnant dans l'espace 34 provoque à présent de manière connue un déplacement du piston 5 vers la gauche et de ce fait (par suite de l'étranglement de la partie de la quantité d'huile qui s'écoule à côté du bord régulateur 50 dans le canal de retour 15) une pression dans les canaux 16 et 10 qui, tout en étant supérieure à celle du canal 35 d'une quantité égale à la force exercée par le ressort 4 sur le piston 5, se trouve déjà réduite par rapport à la pression dans le canal utilisateur 110 par suite de l'action d'étranglement produite au niveau du bord régulateur 24. Lorsqu'à présent le tiroir de distribution 2 continue de se déplacer, le bord régulateur 203 permet au bout d'environ 1/3 de la course totale d'établir la communication entre le canal de pompage 10 et le branchement utilisateur 110. Etant donné que la pression dans le canal de pompage est déjà supérieure à la pression de charge du récepteur, il se produit un écoulement à partir de la pompe vers le récepteur, écoulement qui est à présent réglable en continu et progressivement au cours des 2/3 suivants de la course de commande. Chaque variation de la pression de charge dans le branchement 110 agit aussitôt par l'intermédiaire du conduit de commande auxiliaire 117 et de l'obturateur à chute de pression 19 sur le piston 5 de l'équilibreur de pression, de sorte que la chute de pression dans la zone d'étranglement variable sous l'action du tiroir de distribution 2 reste toujours constante. Ainsi le débit ne dépend plus que de la position du tiroir de distribution et n'est influencé ni par la pression de charge variable ni par les variations du débit par la pompe. 71 38614 8 2111887 Le fonctionnement de l'obturateur à chute de pression 19 consiste par conséquent à réduire sensiblement, (théoriquement jusqu'à 0) la différence entre la pression de pompage (dans le canal 10) et la pression dans le récepteur (canal 11) au niveau 5 du bord régulateur 203 du tiroir de distribution 2, sans que cela nécessite le montage d'un ressort plus faible qui ne serait alors plus en meusre de déplacer le piston 5 de manière sûre et de maintenir ainsi constante la chute de pression. La régulation du débit s'effectue donc dans le cas de cet obturateur de com-10 mande non seulement par un accroissement de la section transversale de passage (par suite d'un déplacement du tiroir de distribution 2) mais également par variation de la chute de pression, c'est-à-dire du paramètre. Ceci permet à un dispositif de commande entièrement usiné d'être utilisé, sans usinage de fi-15 nition ou échange de pièces, dans un domaine de débits beaucoup plus large que ce n'est le cas pour les dispositifs antérieurs, le réglage de la chute de pression nécessaire dans chaque cas étant en même temps beaucoup plus simple. Ce réglage s'effectue en tournant l'écrou 30 (fig. 1), ce qui permet de déplacer la 20 douille de réglage 29 de l'obturateur à chute de pression 19 axialement et, par suite, de faire varier la tension initiale du ressort 21 déterminant la chute de pression. Ceci est expliqué ci-dessous à l'aide d'un exemple chiffré. Si par exemple la pression de charge dans le canal de commande 25 auxiliaire présente une valeur de 100 kg/cm2 et se trouve réduite dans l'obturateur à chute de pression 19 de 4 kg/cm2 par exemple, alors il n'agit sur le côté 34, chargé par le ressort, du piston 5 de l'équilibreur de pression plus que 96 kg/cm2. Si la force du ressort 4 correspond à une pression de 6 kg/cm2, 30 il suffit d'avoir une pression de 102 kg/cm2 dans le canal 16 venant de la pompe pour déplacer le piston 5 de l'équilibreur de pression vers le haut et de ce fait permettre au moyen du bord régulateur 50 et de la partie rétrécie 6 un écoulement dans le canal 15 conduisant au réservoir (fig. 3). Ceci signi-35 fie cependant qu'il n'existe dans la zone d'étranglement (bord régulateur 203) du tiroir de distribution 2 plus qu'une chute de pression de 2 kg/cm2, ce qui donne un débit sensiblement réduit pour une même section transversale de passage. Lorsque, une fois terminée la commande, tous les tiroirs 71 38614 9 2111887 de distribution 2 occupent à nouveau leur position médiane ou neutre, la pression régnant dans les canaux de commande auxiliaires 17 diminue rapidement et cela d'une part du fait de l'absence d'un afflux ultérieur à partir du canal de pompage 5 (le canal 18 conduisant au canal de commande auxiliaire 17 est à nouveau fermé par le tiroir 2) et d'autre part par suite de pertes dues à des fuites dans l'obturateur à chute de pression 19- Il est à noter que cet obturateur présente de très faibles dimensions et que la course régulatrice de son piston est très 10 courte de sorte que de très faibles pertes par fuite se traduisent déjà par une forte diminution de pression dans les canaux mentionnés. Ainsi la pression sur le côté frontal 32 du piston à chute de pression 20 diminue rapidement, alors que le côté opposé du piston est encore soumis à la pression exercée dans 15 l'espace 34 situé du côté du ressort par l'intermédiaire des alésages 27 et 28 ainsi qu'à la pression du ressort 21. De ce fait le piston 20 se déplace vers la gauche. Ainsi la partie rétrécie établit une communication entre les canaux 33 et 36 ae sorte qu'à- présent l'espace 34 se vide également et l'équi-20 libreur de différence de pression 3 se trouve déchargé. Son piston 5 se déplace par conséquent vers la droite et il s'établit à nouveau une circulation approximativement dépourvue de pression puisque la pression dans le conduit de pompage 16 (fig. 2) n'est plus appelée à agir que contre la force du res-25 sort 4. La vis de butée 33 permet de régler la section transversale de retour au niveau du bord régulateur 25 de la partie rétrécie 23, de sorte que la vitesse de la chute de pression est réglable et des oscillations éventuelles du piston 5 de 30 l'équilibreur de pression se trouvent amorties. La vis de butée 31 prévue sur le côté opposé permet de faire varier la vitesse de l'élévation de pression lors du déplacement à partir de la position médiane en étranglant l'afflux au niveau du bord régulateur 24. 35 Lorsque la pression exercée sur le côté 34, chargée par le ressort, du piston 5 de l'équilibreur de pression dépasse la force exercée par le ressort 38 sur l'obturateur à réglage préalable, cet obturateur ouvre une communication vers le conduit de retour par l'intermédiaire du conduit 40 de façon à maintenir 71 38614 10 2111887 la pression constante à une valeur qui peut être réglée au moyen de la vis 39. L'équilibreur de différence de pression 3 joue par conséquent également le rôle d'une soupape de sûreté puisqu'une élévation supplémentaire de la pression de pompage 5 conduit aussitôt à l'ouverture du conduit d'écoulement vers le réservoir. 71 38614 n 2111887 REVENDICATIONS 1 - Dispositif de commande pour installations hydrauliques, destiné à régler le débit indépendamment de la charge et comprenant au moins un mécanisme de commande 1 comportant un tiroir 5 de distribution 2 pour relier un conduit de pompage 10 à un conduit 110, 120 d'amenée au récepteur et pour relier un conduit 120, 110 venant du récepteur avec un conduit de retour 11, 12 vers le réservoir, ainsi qu'un équilibreur de différence de pression 3 pour maintenir une différence de pression constante 10 entre le conduit de pompage 10 et le conduit utilisateur 110, 120, l'équilibreur de différence de pression 3 pouvant être mis en communication par l'intermédiaire d'un canal 17 avec le conduit utilisateur 110, 120 afin de déterminer la pression régnant dans ce dernier, caractérisé en ce que dans ce canal 17 il se 15 trouve devant l'équilibreur de différence de pression 3 un obturateur à chute de pression 19 qui forme un étranglement constitué par un bord régulateur 24 et destiné à réduire la différence de pression entre le conduit de pompage 10 et le conduit utilisateur 110, 120. 20 2 - Dispositif de commande suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'obturateur à chute de pression 19 comprend un piston axialement mobile 20 chargé par un ressort 21 et dont, après actionnement du tiroir de distribution 2, une extrémité 32 est soumise à la pression régnant dans le conduit 25 utilisateur 110, 120, alors que l'autre extrémité est soumise à la pression réduite exercée au niveau de l'étranglement ainsi qu'à la pression du ressort 21. 3 - Dispositif de commande suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la tension initiale du ressort 21 peut 30 être réglée par un dispositif de réglage 29, 30. 4 - Dispositif de commande suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le bord régulateur 24 constituant l'étranglement est formé par une partie rétrécie 23 du piston 20 qui à l'état chargé de l'obturateur à chute de pression 19 communi-35 que avec le canal 17 donnant accès au conduit utilisateur et à laquelle fait suite un canal 35 pour communiquer la pression réduite à l'équilibreur de différence de pression 3. 5 - Dispositif de commande suivant la revendication 1, 71 38614 12 2111887 caractérisé en ce que l'obturateur à chute de pression 19 est relié par l'intermédiaire d'un canal 36 au conduit de retour 15 vers le réservoir. 6 - Dispositif de commande suivant l'une des revendications 5 2, 4 et 5, caractérisé en ce qu'au niveau de leurs embouchures dans l'obturateur à chute de pression 19 les canaux 35, 36 conduisant vers l'équilibreur de différence de pression 3 et vers le conduit de retour 15 sont placés si près l'un de l'autre qu'ils se trouvent recouverts ensemble par la partie rétrécie 10 23 du piston 20 et que cette partie rétrécie établit une communication entre ces canaux lorsque l'obturateur à chute de pression 19 est déchargé. 7 - Dispositif de commande suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la course de déplacement du piston 20 15 peut être limitée, à son extrémité chargée par le ressort 21, au moyen d'une première vis de butée réglable 31 laquelle détermine chaque fois la section transversale maximale d'écoulement à travers l'étranglement constitué par le bord régulateur 24-, et peut également être limitée, à son autre extrémité 32, 20 au moyen d'une deuxième vis de butée 33 qui détermine le recouvrement maximal du canal 36 donnant accès au conduit de retour 15 par la partie rétrécie 23.