Brevet FR2171192A1 — publié le 19730921

La présente invention concerne une installation hydraulique à courant alternatif qui se compose d'au moins un ensemble formé par un générateur de pulsations ou d'oscillations de pression et un consommateur d'énergie raccordé à ce générateur par un conduit de pression fermé. Dans le cas le plus simple, une installation hydraulique à courant alternatif comprend, par exemple, un générateur d'oscillations de pression commandé, un conduit de pression fermé et un vérin hydraulique qui constitue un consommateur d'énergie qui est raccordé à ce conduit. Le transport d'énergie dans une telle installation s'effectue par le fait que le fluide renfermé dans l'installation est animé d'oscillations périodiques et transmet des ondes de pression au consommateur d'énergie. I1 s'est avéré que lorsqu'une telle installation fonctionne à une fréquence de service d'environ 30 Hz, le piston du consommateur, ainsi que les éléments accouplés à ce piston, ne suit plus les oscillations de la colonne de liquide de la "transmission hydraulique". Il en résulte forcément une dépression, donc des cavitations, dans le cylindre du consommateur d'énergie, du même que dans la partie du conduit de transmission quis'yraccorde. Cette dépression et ces cavitations entratnent une très forte diminution du rendement de transmission de l'ensemble de l'installation hydraulique à courant alternatif, et le consommateur d'énergie fonctionne en outre de façon irrégulière et bruyamment.De plus, les cavitations provoquent au bout d'un certain temps des destructions locales de la matière selon des phénomènes connus. En outre, les pointes de pression ainsi produites ont un effet nuisible sur le mécanisme d'entratnement du générateur d'énergie, ctest-à-dire du générateur d'oscillations de pression. Des essais ont démontré qu'une augmentation en soi possible de la pression de service de l'installation hydraulique à courant alternatif n'apporte pas d'atténuation ndtable de ces inconvénients. L'objet de l'invention est une installation hydraulique à courant alternatif qui est pourvue de moyens évitant avec certitude les cavitations pendant le service. Suivant l'invention, ce résultat est obtenu par le fait qu'une telle installation comprend une soupape de remplissage, à travers laquelle une pression minimale réglée d'avance est maintenue dans l'installation, qui est disposée au moins à proximité du consommateur d'énergie. Grace à une telle soupape, les fortes dépressions qui se produisent tout d'abord dans le cylindre du consommateur d'énergie lorsque la fréquence de service dépasse environ 30 Hz sont évitées avec certitude. Une installation hydraulique à courant alternatif équipée d'une telle soupape de remplissage reste totalement exempte de cavitation jusqu'à une fréquence de service d'au moins 70 Hz environ. Toutefois, lorsque la fréquence de service est encore plus élevée, des cavitations peuvent se produire également dans le cylindre du générateur. La demanderesse a constaté qu'il est avantageux, pour éviter les cavitations cOté générateur, de prévoir une soupape de remplissage supplémentaire qui est disposée tout au moins à proximité dugénérateur d'oscillations de pression. Comme soupape de remplissage, on peut utiliser une soupape à clapet conique guidé axialement et sollicité par un ressort du type utilisé couramment dans les pompes d'injection pour moteurs Diesel . En cas d'utilisation d'une telle soupape, il est cependant avantageux de disposer le ressort agissant sur le clapet sur le côté arrivée de la soupape pour maintenir ainsi le volume nuisible de la colonne de liquide renfermée dans l'installation hydraulique à courant alternatif aussi petit que possible. Pour la même raison, le canal de remplissage situé en aval du clapet et raccordé au conduit de pression reliant le générateur d'oscillations de pression au consommateur d'énergie est également maintenu aussi petit que possible. Ces différentes mesures apportent notamment une augmentation sensible du rendement de transmission de l'installation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que de la figure unique du dessin annexé, représentant une installation hydraulique à courant alternatif comprenant un consommateur d'énergie constitué par un vérin hydraulique et un générateur d'oscillations de pression qui sont chacun équipés d'une soupape de remplissage. Le dessin représente un générateur d'oscillations de pression 1 qui est relié par un conduit de pression fermé 2 à un appareil consommateur d'énergie constitué par un vérin hydraulique 3. Le générateur 1 comprend un corps 4 présentant un alésage 5 dans lequel peut coulisser à joint étanche un piston moteur 6. Ce piston moteur 6 est commandé, par l'intermédiaire d'un poussoir 7 -constituant un prolongement du piston- et d'un élément de transmission 8 qui transmet seulement des forces axiales, par un excentrique 9 qui est lui-même commandé par un moteur d'entratnement non représenté. L'élément de transmission 8 est maintenu appliqué contre la périphérie de l'excentrique 9 en forme de disque par la pression de système ou pression de service agissant sur le piston moteur 6 et, en plus, par un ressort hélicotdal 10. Sur l'extrémité du corps 4 située à l'opposé de l'excentrique 9 est fixée une partie de corps ou tête 11 dans laquelle est incorporée une soupape de remplissage 12. La tête 11 est traversée de part en part, dans l'axe de l'alésage 5, par un canal 13 dont le diamètre correspond à peu près à celui du conduit de pression 2 dans cet exemple. Le canal 13 constitue l'embouchure du conduit 2 dans l'alésage 5. Dans le canal 13 débouche, près de l'extrémité côté cylindre, un orifice de purge 14 qui est normalement fermé par un bouchon solidaire d'une tige obturatrice 14' et qui permet de purger l'installation. Dans le canal 13 débouche en outre, a peu près au milieu de Ia tête Il, un canal de remplissage 15 qui rient de la soupape de remplissage 12 et qui est orienté perpendiculairement au canal 13. La soupape de remplissage 12 comprend un clapet conique 16 qui peut s'ouvrir à l'encontre de la force d'un ressort 17 disposé sur le côté arrivée de la soupape. Le vérin hydraulique 3 -constituant le consommateur d'énergiecomprend un corps 20 présentant un alésage 21 dans lequel peut coulisser un piston mené 22. Celui-ci est relié par un poussoir 23 et un élément de transmission 24 -transmettant également des forces axiales seulement- à un élément 25 en forme de tige pour l'accouplement d'un outil. Un ressort de compression 26 maintient le piston mené 22 appliqué contre la colonne de fluide sous pression enfermée dans l'installation. Sur l'extrémité du corps 20 située à l'opposé de l'élément 25 pour ltaccouplement d'un outil est fixée également une partie de corps ou tête ll pour une soupape de remplissage 12. Cette tette correspond exactement à celle du générateur d'oscillations de pression 1. Le côté arrivée de chacune des soupapes de remplissage 12 est relié à un système de compensation de;0ties 4 utile. Ce système comprend une pompe . . auxiliaire 30 qui aspire le fluide d'une bâche 32 à travers un filtre préliminaire grossier 31. Le côté refoulement de cette pompe auxiliaire 30 est raccordé à travers un filtre principal fin 33 au cOté arrivée des soupapes de remplissage 12, et la pression de refoulement est réglée par une soupape de surpression 34. La pompe auxiliaire 30 alimente en outre un accumulateur 36 à travers une électrotánne 35 qui est ouverte lorsque l'installation hydraulique à courant alternatif est en service. Comme mentionné au début, le transport d'énergie dans une installation hydraulique à courant alternatif s'effectue par la mise en oscillation du fluide renfermé dans le conduit reliant le générateur au consommateur d'énergie, en l'occurrence dans le conduit 2. Dans l'exemple représenté, les pulsations ou oscillations de pression sont produites par le fait que le piston moteur 6 refoule à chaque fois une faible quantité du fluide hors de l'alésage 5, ce qui provoque à chaque fois une augmentation de la pression qui dépend de la résistance à l'écoulement du fluide. Le piston mené 22 est repoussé à la cadence de pulsation et dans une mesure correspondant au volume de fluide refoulé dans l'alésage 21, et ces mouvements du piston mené 22 sont transmis par l'élément 25 à un outil ou un appareil tel qu'un vibreur, un pilon ou un marteau. Lorsqu'une fréquence d'oscillation déterminée est dépassée, des essais ont démontré que cette fréquence est d'environ 30 Hz, le piston mené 22 ne peut plus suivre les oscillations de la transmission hydraulique en raison de son inertie propre et de l'inertie des éléments qui y sont accouplés. Cela a pour résultat que de fortes dépressions se produisent dans l'alésage 21 et dans le canal 13 de la tete 11 du consommateur d'énergie. Grâce à l'invention, ces dépressions sont supprimées par l'adjonction de la soupape de remplissage 12 côté consommateur,- puisque cette soupape agit comme une source de fluide sous pression qui évite la formation des dépressions et qui exclut par conséquent les phénomènes de cavitation nuisibles décrits ci-dessus. Bien que l'installation hydraulique de l'exemple décrit soit munie à la fois d'une soupape de remplissage 12 côté générateur et d'une soupape de remplissage 12 coté consommateur, une seule soupape de remplissage montée du cOté consommateur suffit dans la plupart des cas. Ce n'est que dans les applications rares où la fréquence de service dépasse 70 Hz qu'il peut être avantageux de;prévoir également la soupape de remplissage 12 dont est muni le générateur dans l'exemple représenté. Bien entendu, la mise en oeuvre de l'invention n'est pas limitée à l'utilisation d'un générateur d'oscillations de pression comme celui représenté sur le dessin annexé. I1 est également possible d'utiliser des générateurs d'oscillations de pression d'autres types connus. L'électrovanne 35 montée dans le tuyau menant à l'accumulateur 36 sert à isoler cet accumulateur lorsque l'installation est arrêtée; elle empeche ainsi l'écoulement du contenu de l'accumulateur 36 à travers les intervalles entre les pistons et les cylindres. Grâce à la prévision de l'accu mulateur et de l'électrovanne, l'installation présente tout de suite la surpression minimale nécessaire lors du démarrage et peut être utilisée immédiatement. L'électrovanne 35 est avantageusement commandée de manière qu'elle s'ouvre dès la première révolution de l'arbre d'entraînement du générateur d'oscillations de pression 1, et qu'elle se ferme immédiatement lorsque cet arbre ne tourne plus. REVENDICATIONS 1. Installation hydraulique à courant alternatif qui se compose d'au moins un ensemble formé par un générateur de pulsations ou d'oscillations de pression et un consommateur d'énergie raccordé à ce générateur par un conduit de pression fermé, caractérisée par le fait qu'une telle installation comprend une soupape de remplissagq à travers laquelle une pression minimale réglée d'avance est maintenue dans l'installation, qui est disposée au moins à proximité du consommateur d'énergie. 2. Installation hydraulique à courant alternatif selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une seconde soupape de remplissage est disposée sur le générateur d'oscillations de presMion ou au moins à proximité de celuici. 3. Installation hydraulique à courant alternatif selon l'une quelconque des revendications let 2, caractérisée en ce que la soupape de remplissage comprend un clapet, notamment un clapet conique, qui peut s'ouvrir à l'encontre de la force exercée par un ressort disposé cOté arrivée de la soupape de remplissage. 4. Installation hydraulique à courant alternatif selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'espace en aval du clapet à l'intérieur de la soupape de remplissage ainsi que le canal qui relie cet espace au conduit de pression sont aussi petits que possible. 5. Installation hydraulique à courant alternatif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le côté arrivée de la soupape de remplissage est relié au coté refoulement d'une pompe auxiliaire qui alimente également un accumulateur dont le conduit de raccordement peut être fermé par une électrovanne.