Brevet FR2223580A1 — publié le 19741025

La présente invention concerne un dispositif de commande d'un vérin pneumatique ou hydraulique dans lequel peut coulisser à joint étanche un piston divisant I'intérieur du cylindre en deux chambres, ce dispositif comprenant une soupape à diaphragme montée sur le vérin et raccordée à un conduit d'alimentation et un point de décharge ou d'échappement. Le brevet britannique nO 320.778 décrit un dispositif de commande comprenant une soupape à diaphragme raccordée à un conduit et ouvrant ou fermant le passage de l'air ou de liquides - notamment de liquides corrosifs contenant des particules solides - dans ce conduit, et qui est commandée à distance. Ce dispositif connu ne sert cependant pas à la commande d'un vérin. L'objet de l'invention est un dispositif de commande d'un vérin comprenant une soupape à diaphragme, qui est incorporé dans le vérin de manière que le coté commande soit complètement séparé du coté de la soupape à diaphragme dans lequel circule le fluide de travail, et de manière que la partie sous pression soit séparée de façon étanche -de la partie déchargée ou hors pression sur le côté de la soupape dans lequel circule le fluide de travail. Le dispositif de commande suivant l'invention présente en outre des temps de commutation courts et permet d'inverser rapidement le sens d'écoulement du fluide, et il est de construction simple et peu encombrante. Conformément à l'invention, ces résultats sont obtenus par un dispositif de commande qui est caractérisé en ceque la soupape à diaphragme est disposée dans le vérin, entre le cylindre et un fond de celui-ci, et est composée d'une plaque de f-ermeture, d'une plaque de raccordement et de distribution de sortie, d'un diaphragme et d'une plaque de raccordement et de distribution d'entrée, en ce que le cylindre et le fond du vérin sont munis de canaux et d'orifices par lesquels les chambres du vérin peuvent entre reliées au conduit d'alimentation et au poht de décharge, et en ce que des chambres de commande délimitées par le diaphragme communiquent avec des rainures et des orifices de commande ménagés dans le fond et raccordés à des conduits de commande qui sont alternativement alimentés en fluide sous pression et raccordés à un point de décharge ou d'échappement. 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 des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est le schéma d'un dispositif de commande suivant l'invention pour un vérin pneumatique - la figure 2 est une coupe axiale du vérin et du dispositif de commande incorporé dans ce vérin - la figure 3 est une coupe du vérin et du dispositif de commande suivant la ligne III-III de la figure 2 - la figure 4 est une coupe du vérin et du dispositif de commande suivant la ligne IV-IV de la figure 3 - la figure 5 est une coupe du vérin et du dispositif de commande suivant la ligne V-V de la figure 3 - la figure 6 est une coupe du vérin et du dispositif de commande suivant la ligne VI-VI de la figure 3 ; et - la figure 7 est une vue en plan du diaphragme. Un compresseur 1 refoule du fluide sous pression d travers un conduit 2 dans un réservoir 3. Sur ce réservoir 3 est branché un conduit d'alimentation 4 menant a une soupape 5. Sur le conduit d'alimentation 4 est branché un conduit 6 menant a un distributeur-inverseur pilote 7. Ce dernier présente deux positions de travail, dans lesquelles deux conduits de commande 8 et 9 partant du distributeur-inverseur pilote 7 sont reliés alternativement au conduit d'alimentation 4 a travers le conduit 6 et à un point de décharge ou d'échappement 10. Comme le conduit d'alimentation 4 les deux conduits de commande 8 et 9 sont branchés sur la soupape 5. La soupape 5 sert a l'extension ou à la rétraction d'un vérin 11, dans le cylindre duquel peut coulisser à joint étanche un piston 12 qui subdivise l'intérieur du cylindre en deux chambres 13 et 14. La tige 15, solidaire du piston 12, traverse la chambre 14 et l'un des fonds du vérin 11 pour faire saillie à l'extérieur. L'autre extrémité du vérin 11 est fermée par un fond 16. La soupape 5 est une soupape à diaphragme et elle est disposée entre le fond 16 et la chambre 13 du vérin. Comme on le voit sur la figure 3, le conduit de commande 9 débouche dans un orifice 17 du fond 16, tandis que le conduit de commande 8 débouche dans un orifice 18 (figure 6) du fond 16. Le conduit d'alimentation 4 est raccordé a un orifice d'alimentation 19 du fund 16. Ce dernier présente en outre un orifice d'échappement 20. Sur son caté tourné vers la chambre 13 du vérin, le fond 16 présente un renfoncement circulaire 21, dans lequel débouchent les quatre orifices 17 à 20 (figure 6). Dans ce renfoncement 21 sont disposés un joint circulaire 22 et une plaque d'entrée 23 (figure 2) dont le diamètre extérieur correspond au diamètre intérieur du renfoncement. La plaque d'entrée 23 présente un orifice d'alimentation 24 (figure 3) qui est aligné avec l'orifice d'alimentation 19 du fond 16, ainsi qu'un orifice d'échappement 25 (figure 2) qui est aligné avec l'orifice d'échappement 20 du fond 16. La plaque d'entrée 23 présente également deux rainures de commande 27 et 28 (figure 5).La rainure de commande 27 relie orifice 17 en permanence à une zone se trouvant dans la moitié inférieure de la plaque d'entrée 23, tandis que la rainure de commande 28 relie en permanence une zone de la moitié supérieure de la plaque d'entrée 23 à l'orifice 18. Comme on le voit sur la figure 5, la plaque d'entrée 23 présente à cet effet, sur le côte" opposé au renfoncement 21, quatre chambres de commande annulaires 29, 30, 31 et 32 qui sont disposées symétriquement les unes par rapport aux autres. Chacune des chambres de commande 29 à 32 communique avec la rainure de commande 27 ou 28 correspondante de la plaque d'entrée 23. Les chambres 29 et 30 communiquent avec la rainure 27, tandis que les chambres 31 et 32 communiquent avec la rainure 28. Le joint 22 présente une ouverture 37 reliant l'orifice d'alimentation 19 à l'orifice d'alimentation 24, une ouverture 38 reliant l'orifice d'échappement 20 à l'orifice- d'échappement 25, et deux ouvertures 39 et 40 qui sont alignées avec les orifices de commande 17 et 18. Le joint 22 assure la séparation étanche entre les orifices d'alimentation 19, 24, les orifices d'échappement 20, 25, et les paires de chambres de commande 29, 30 et 31, 32. La plaque d'entrée 23 présente un évidement 43 qui se prolonge dans un évidement 44 du fond 16 et dans lequel débouche un canal 45 qui part de la chambre 14 du vérin 11. Entre le fond 16 et le cylindre du vérin Il est serré avec force le bord d'un diaphragme 46 qui sert en meme temps de joint d'étanchéité entre le fond 16 et ce cylindre. Le diaphragme 46 présente une ouverture 47 correspondant à orifice d'alimentation 24, une ouverture 48 correspondant à l'orifice d'échappement 25, une ouverture 49 corréspondant aux évidements 43 et 44, et un trou 48' pour le passage d'une tige 80 qui est destinée à empêcher la rotation relative des différentes parties de la soupape. Du cté du fond 16, l'alésage du cylindre du vérin 11 présente une extrémité élargie 50 qui a le même diamètre que le renfonciement 21 du fond et dans laquelle est disposée une plaque de fermeture 51 définissant l'une des extrémités de la chambre 13 du vérin. Contre cette plaque de fermeture 51 est disposé un joint circulaire 52. L'extrémité élargie 50 de l'alésage du cylindre reçoit en outre, entre le diaphragme 46 et le joint 52, une plaque de raccordement et de distribution de sortie 53. Cette dernière, voir la figure 4, présente un orifice d'alimentation 54 aligné avec orifice d'alimentation 24 de la plaque d'entrée 23, et un orifice d'échappement 55 aligné avec l'orifice d'échappement 25 de la plaque d'entrée 23.La plaque de sortie 53 est en outre traversée par quatre orifices de travail 56 à 59 qui sont chacun entourés par un groupe de trois orifices 60, 61, 62 ou 63. Chacun des groupes d'orifices 60 à 63 est situé à l'intérieur des limites de l'une des chambres de commande 29 à 32 ménagées, de l'autre côté du diaphragme 46, dans la plaque d'entrée 23. Sur le côté de la plaque de sortie 53 tourné vers le vérin 11, les trois orifices de chacun des groupes d'orifices 60 à 63 sont reliés par une rainure 64, 65, 66 ou 67 ayant la forme d'une partie de cercle. Une rainure d'échappement 68 en V de la plaque de sortie 53 relie l'orifice d'échappement 55 en permanence aux orifices de travail 57 et 59, c'est~à-dire à l'un des orifices de travail des deux paires d'orifices de travail 56, 57 et 58, 59.L'orifice d'alimentation 54 communique au contraire en permanence, par des rainures de liaison 69 et 70, avec les rainures 64, 66 en forme de partie de cercle qui entourent les deux autres orifices de travail 56 et 58. Une autre rainure de liaison 71 relie l'orifice de travail 56 à la rainure 67. Cote dernière communique par une rainure 72 avec un orifice 73 ménagé dans la plaque de sortie 53 et menant à l'évidement 43, 44. La rainure 65 de la plaque de sortie communique par des ouvertures 76 et 77 du joint circulaire 52 et deux ouvertures 74 et 75 (figure 3) de la plaque de fermeture 51 avec la chambre 13 du vérin. L'orifice de travail 58 est en outre aligné avec une ouverture 79 du joint 52 ainsi qu'avec une ouverture 78 de la plaque de fermeture 51.La tige 80, destinée à empêcher la rotation relative des différentes pièces de la soupape à diaphragme, fait corps avec la plaque de sortie 53 et traverse le fond 16, le joint 22, la plaque d'entrée 23, le diaphragme 46, le joint 52 et la plaque de fermeture 51. Le compresseur 1 assure l'alimentation en fluide sous pression des conduits 4 et 6 par l'intermédiaire du réservoir 3. Lorsque le distributeur-inverseur 7 occupe la position représentée sur la figure 1, de l'air comprimé arrive par le conduit de commande 9 dans l'orifice 18 de la soupape à diaphragme 5, tandis que l'orifice 17 est relié par le conduit de commande 8 au point d'échappement 10 du distributeur-inverseur 7. L'orifice d'alimentation 19 du fond 16 et les orifices d'alimentation 24 et 54 ménagés dans les plaques 23 et 53 eL communiquant avec l'orifice 19 du.fond 16 communiquent avec le réservoir 3. Les groupes d'orifices 60 et 62 - reliés à l'orifice d'alimentation 54 par les rainures de liaison 69 et 70 et par les rainures 64 et 66 de la plaque de sortie - reçoivent donc également l'air comprimé venant du réservoir 3. Le point d'échappement 20 est par ailleurs relié en permanence aux orifices de travail 57 et 59 par les orifices d'échappement 25 et 55 des plaques 23 et 54, ainsi que par la rainure d'échappement 68. Le fluide sous pression pénétrant par le conduit de commmande 9 dans l'orifice 18 du fond 16 entre par la rainure de commande 28 dans les chambres de commande 31 et 32, où il repousse le diaphragme 46 contre les orifices de travail 58 et 59 de la plaque de sortie 53. De ce fait, la chambre 13 du vérin 11 est coupée de l'arrivée d'air comprimé, et sa chambre 14 est coupée de l'orifice d'échappement 55, puisque le diaphragme 46 sépare l'orificde de travail 59 - communiquant en permanence avec l'orifice d'échappement 55 - des orifices et rainures 63, 64, 72, 73, 43,44 etie canez 45. Comme le conduit de commande 8 est relié au point d'échap pement 10, dans la position représentée sur la figure 1 du distributeur inverseur 7, l'air comprimé s'échappe des chambres de commande 29 et 30 de la plaque d'entrée 2-3 à travers la rainure de commande 2i et l'orifice 17 du fond 16. Le diaphragme 46 fléchit dans les chambres de commande 29 et 30. De ce fait, les orifices dralimentation 19, 24, 54 communiquent, par la rainure de liaison 69, la rainure 64 de la plaque de sortie, les trois orifices 60 et l'espace maintenant libre entre le diaphragme 46 et le côté tourné vers lui de la plaque de sortie 53, avec l'orifice de travail 56 qui est raccordé à la chambre 14 côté tige de piston du vérin ll par les rainures et les orifices 71, 76, 72, 73, 43, 44 et le canal 45. L'air comprimé venant du réservoir 3 et traversant le conduit d'alimentation 4 de meme que les orifices d'alimentaticl9, 24, 54 parvient de la façon décrite ci-dessus dans la chambre 14 du vérin, où il provoque la rétraction du piston 12 dans ce vérin, c'est-à-dire son déplacement vers la gauche, comme représenté sur les figures 1 à 3.L'air refoulé hors de la chambre 13 pendant ce déplacement du piston s'échappe à travers les ouvertures 74 et 75 de la plaque de fermeture 51 dans la rainure 65 de la plaque de sortie et dans les trois orifices 61, de meme que dans espace entre le diaphragme 46 fléchi dans la chambre de commande 30 - et la plaque de sortie 53 et, de là, dans l'orifice de travail 57 communiquant avec les orifices d'échappement 55, 25 et 20. Lorsque, pendant son mouvement de rétraction et de pénétration dans la chambre 13, le piston 12 a amené le mécanisme commandé non représenté à la postion voulue par l'intermédiaire de sa tige de piston 15, la liaison entre le réservoir 3 et la soupape à diaphragme 5 peut entre coupée par une soupape d'arrêt qui n'est pas davantage représentée et qui peut être montée dans le conduit d'alimentation 4. Le conduit 6 e t par suite le conduit de commande 9 restent raccordés au réservoir 3, de sorte que toute la pression de commande est disponible à tout moment sur le distributeur-inverseur 7 pour provoquer la commutation de la soupape à diaphragme 5 et, par suite, le mouvement en sens inverse du piston 12.Toutefois, si le conduit d'alimentation 4 contient la soupape d'arrêt non représentée qui a déjà été citée ci-dessùs entre le réservoir 3 et la soupape à diaphragme 5, et si le distributeur-inverseur 7 a déjà été manoeuvré en vue d'un mouvement du piston 12 en sens inverse, ce mouvement se produit seulement au moment de l'arrivée de fluide sous pression dans la soupape à diaphragme 5 par le conduit d'alimentation 4, c'est-à-dire au moment de ltouverture de la soupape d'arrêt. Lorsque le distributeur-inverseur pilote 7 occupe la position représentée à droite, le conduit de commande 8 est relié par le conduit 6 au conduit d'alimentation 4, tandis que le conduit de commande 9 est relié au point d'échappement 10. De l'air comprimé arrive maintenant dans les chambres de commande 29 et 30 par l'orifice 17 - relié au conduit de commande 8 - ainsi que par la rainure de commande 27, tandis que les chambres de commande 31 et 32 sont déchargées par la rainure 28, l'orifice 18 et le conduit 9.Sous la pression régnant dans la chambre de commande 29, le diaphragme 46 est pressé contre l'orifice de travail 56, de sorte que le diaphragme coupe l'écoulement d'air comprimé entre, d'une part, les orifices d'alimentation 19, 24, 54, les rainures 69, 64 et les orifices 60 et, d'autre part, les rainures et orifices 71, 67, 72, 73, 43, 44 et le canal 45, jusqu'à l'orifice de travail 56 communiquant avec la chambre 14 du vérin.Sous l'effet de la force produite par la pression régnant dans la chambre de commande 30, le diaphragme 46 est pressé contre l'orifice de travail 57, en coupant ainsi la liaison entre, d'une part, la rainure 65 et les orifices 61 de la plaque de sortie, reliés par les ouvertures 74 et 75 de la plaque de fermeture 51 à la chambre 13 du vérin, et, d'autre part, la rainure d'échappement 68 et les orifices d'échappement 55, 25 et 20. Le diaphragme 46 fléchit dans les chambres de commande 31 et 32, où la décharge se produit en m8me temps. Il se forme ainsi, entre le diaphragme 46 et la plaque de sortie 53, un passage établissant la liaison entre la rainure 66 de la plaque de sortie - communiquant en permanence avec l'arrivée de l'air comprimé - et les trois orifices 62 d'une part, et l'orifice de travail 58 d'autre part, si bien que l'air comprimé peut pénétrer par le circuit décrit ci-dessus dans l'orifice de travail 58 et s'écouler de là à travers l'ouverture 78 de la plaque de fermeture 51 dans la chambre 13 du vérin 1l Le piston 12 est de ce fait étendu ou poussé dans la chambre 14, pendant qu'il manoeuvre le mécanisme non représenté de la façon désirée par l'intermédiaire de sa tige de piston 15. L'air refoulé hors de la chambre 14 s'échappe à travers ie canal 45 et les rainures et orifices 44, 43, 73, 72, 67 et 63 ainsi que le passage ou l'espace maintenant libéré par le diaphragme 46 entre ce diaphragme et la plaque de sortie 53, jusque dans l'orifice de travail 59, que la rainure d'échappement 68 relie en permanence aux orifices d'échappement 55, 25 et 20. Lorsque le piston 12 a atteint la position désirée, l'arrivée d'air comprimé dans la soupape à diaphragme 5 par le conduit d'alimentation 4 peut à nouveau etre coupée de façon en sci connue et non représentée. En regard des chambres de commande 29 à 32, le diaphragme 46 comprend des renflements 93, 94, 95 et 96 qui sont destinés à le renforcer. REVEND ICAT IONS 1. Dispositif de commande d'un vérin pneumatique ou hydraulique dans lequel peut coulisser à joint étanche un piston divisant l'intérieur du cylindre en deux chambres, ce dispositif comprenant une soupape à diaphragme montée sur le vérin et raccordée à un conduit d'alimentation et un point de décharge ou d'échappement, caractérisé en ce que la soupape à diaphragme est disposée dans le vérin, entre le cylindre et un fond de celui-ci, et est composée d'une plaque de fermeture, d'une plaque~de raccordement et de distribution de sortie, d'un diaphragme et d'une plaque de raccordement et de distribution d'entrée, en ce que ie cylindre et le fond du vérin sont munis de canaux et d'orifices par lesquels les chambres du vérin peuvent être reliées a c;;. conduit d'alimentation et au point de décharge, et en ce que des chambres de commande délimitées par le diaphragme communiquent avec des rainures et des orifices de commande ménagés dans le fond et raccordés à des conduits de commande qui sont alternativement alimentés en fluide sous pression et raccordés à un point de décharge ou d'échappement. 2. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape à diaphragme comprend quatre chambres de commande disposées par paires qui sont ménagées dans la plaque d'entrée et sont toutes délimitées par un seul diaphragme. 3. Dispositif de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les chambres de commande communiquent en permanence avec les rainures de commande ménagées dans le fond. 4. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 1 å 3, caractérisé en ce que le diaphragme comprend des parties épaissies situées en regard des chambres de commande. 5. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par la disposition d'un joint entre la plaque de fermeture et la plaque de sortie d'une part et entre la plaque d'entrée et le fond d'autre part, ces joints présentant des ouvertures communiquant avec les divers orifices dans la plaque d'entrée ou la plaque de sortie. 6. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le diaphragme est serré entre la plaque d'entrée et la plaque de sortie et également, comme joint d'étanchéité, entre le cylindre et le fond du vérin. 7. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par un élément excentré, par exemple une tige, qui empêche la rotation relative des différentes parties de la soupape 8 diaphragmeetqiassure en même temps le centrage des différentes parties de la soupape, de manière que les différents orifices et ouvertures communiquent convenablement les uns avec les autres.