Brevet FR2215306A1 — publié le 19740823

La pressente invention concerne en système hydraulique, et plus spécialement un système de vérin hydraulique particulièremet adaptable sur le bloc de fermeture des moules de presse à injecter les matières thermoplastiques et thermodurcissables. Banc les presses à injecter les matières tiiermoplastiques et thermodurcissables pour fabriquer toutes sortes d'objets, il est inaispensable d'appliquer sur le moule une pression supérieure à celle exercée parla matière injectée à l'intérieur de celuioci. Sar exemple pour mouler une éprouvette de 100 mm de diamètre et d'épaisseur 2 mm, si 1 ton suppose Que la pression dtin- jection est de 500 kg/cm , la pression que l'on devra appliquer sur le moule sera au minimum de (R2 x n) x 500 / c. a. d. (5 x 5 x 3,1416) x 500 = 39 270 kg (pres sien fermeture moule mini) Dans les installations de l'art antérieur, on applique cette pression par l'un des différents procédés suivants - mécanique !vilebrequin et bielle) - hydromécanique (petit vérin hydraulique) en actionnant un système de bielles qui a pour effet de surmultiplier la puissance du vérin (voir multiplication des forces par système de levier) - hydraulique, mais en utilisant des vérins qui ne permettent pas d'obtenir un bon rendement par le fait même que la puissance installée est nécessaire pendant toute la course de celui-ci - oléopneumatique (pour de petites machines seulement) - pneumatique (pour de petites machines également). la présente invention fournit un système de fermeture du moule exclusivement hydraulique permettant d t obtenir de hautes performances EanS exiger de grosses puissances installées au niveau du groupe hydraulique de de la pompe à haute pression. Rn effet, si la course d'ouverture du moule est égale à 200 mm pour le moulage de 11 éprouvette de 100 mm de diamètre et 2 mm d'épaisseur, la pompe d'alimentation du vérin de fermeture du moule traillant à une pression de 100 kg/cm, s et le poids de fnOLi#C la partie/du moule étant de 500 kg, dans le cas d'une presse hydraulique classique, la surface du piston du vérin nécessaire au déplacement du moule est de soit un volume d'huile déplacé pour 200 mm de course égal à 392,70 x 20 = 7 854 cm3 Au contraire, dans le cas où la presse est équipée d'un vérin suivant l'invention, le volume d'huile nécessaire au déplacement du moule est seulement de 5 x 200 = 100 cm3 La puissance de 39 270 kg est appliquée seulement lorsque les deux parties du moule sont jointives. L'invention fournit donc un système hydraulique dans lequel un circuit de communication peut être à volonté établi ou coupé entre la chambre de refoulement et la chambre motrice d'un vérin hydraulique, le piston du vérin étant de préférence relié de part et d'autre à deux tiges coulissante ge diamètres différents qui traversent respectivement la chambre motrice et la chambre de refoulement du vérin, le diamètre de la tige qui traverse la chambre de refoulement étant supérieur à celui de la tige qui traverse la chambre motrice, la chambre de refoulement et la chambre motrice étant reliées par un circuit dtintercommunica- tion "by-passM sur lequel on prévoit un clapet à deux positions. Dans une position d'approche, ce clapet ouvre le circuit d' intercommunication, ce qui a pour effet de faire porter la surface utile du vérin sur la seule différence de surface entre les sections des deux tiges différentielles. Dans la position de. travail, ce clapet purge la chambre de refoulement sur le bac, ce qui a pour effet de porter la pression disponible sur toute la surface utile du piston. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard de la planche annexée, et donnant à titre indicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation d'un circuit hydraulique suivant l'invention. On voit sur la filre unique un circuit hydraulique désigné dans son ensemble par 10 qui alimente un vérin à double effet désigné dans son ensemble par 20. Le circuit 10 comprend essentiellement une pompe de circ Sa lation 1, un bac 2 et un circuit d'intercommunication(3,7) entre/ chambre motrice 4 et#la chambre de refoulement 5 du vérin 20 ce circuit 3 comprend un clapet 6 trois voies qui peut brancher à volonté le conduit 7 relié à la chambre 5 avec le conduit 3 relié à la chambre 4 ou avec le bac 2 par la canalisation de purge 8. On voit que le piston 9 du vérin 20 est solidaire d'une tige 11 qui coulisse à travers la chambre 4 et d'une tige 12 qui coulisse à travers la chambre 5. le diamètre D de la tige 12 est supérieur au diamètre "d" de la tige 11. On voit également sur le circuit 10 un clapet à trois voies 13 qui permet de diriger le fluide sous pression débité par la pompe 1 soit sur la chambre 4 par la canalisation 14 pour la course de travail normale du piston 9 dans la direction de la flèche Fl, soit sur la chambre 5 par la canalisation 15. La canalisation 15 porte un clapet de non-retour 16 et la canalisation 14 un manomètre 17 et un clapet 18 à trois voies manoeuvré en relation avec le clapet 13 qui permet à volonté de brancher le conduit 14 sur le bac 2 par le conduit de purge 19 pendant la course de retour du piston 9 dans la direction de la flèche f2. La pompe 1 reprend le liquide hydraulique dans le bac 1 par l'intermédiaire d'un filtre 21. Dans ces conditions, on voit que, pour utiliser le système hydraulique suivant ltinvention, on place d'abord le clapet 6 dans la position d'approche, de façon à-débiter au moyen de la pompe 1 dans la canalisation 14 une pression hydraulique qui s'applique sur la seule différence de surface entre la section de la tige 12 et celle de la tige 11. Dans ces conditions,le volume débité par la pompe 1 dans la chambre motrice 4 est relativement faible et se- réduit au volume nécessaire pour rem plir la chambre 4 lorsque le piston 9 s'est déplacé dans la direction de la flèche fl, du fait de la différence qui existe entre les diamètres I?B?l et "d". La course du piston est ainsi rapide et on gagne un temps précieux. Suivant le programme prévu pour l'alimentation du moule de la presse à injecter (non figurée),on place le clapet 6 en posl- tion de travail au moment convenable, la chambre 5 est alors purgée à l'air libre dans le bac 2 et la pression nominale de la pompe s'exerce sur toute la surface utile du piston 9, laquelle peut être par exemple 600 fois plus importante que la surface différentielle entre les deux tiges 12 et 11. Le tableau suivant donne un ordre de grandeur du gain en pression obtenu au moyen de ltinvention pour disposer de la pression d'injection de 60 tonnes au centimètre carré sur différentes tiges 12 dans le cas dtun vérin de dimensions suivantes Surface totale du piston 9 : 40 615 mm (1) Section de la tige 11 : 615 mm2 (2) Surface motrice à haute 2 pression du piston 9(1)-(2) : 400 cm (3) 2 longueur utile (T - ] .) du vérin: 40 cm (4) Volume utile du cylindre : 16 dm3 (5) 3 x 4 Pression 6 7 8 9 disponible | Section de Surface de Volume du Volume de la sur la pompe la tie 12 poussée en fluide hy- chambre de 1 (mm) position draulique refoulement d'approche pour une sur butée de du clapet 6 course to- fin de course (6) -2(2) tale d'ap- de retour (mm ) proche (5) (8) (7x4) (cm ) (cm ) 100 kg 682 67 26,8 15 973,2 500 kg 949 334 133,6 15 866,4 1 tonne 1282 667 266,8 15 733,2 5 tonnes 3949 3334 1333,6 14 666,4 10 tonnes 7282 6667 2666,8 13 333,2 On voit que pendant la course d'approche,il suffit de déplacer im volume infime du liquide hydraulique (colonne 8) relativement au volume qu'il faudrait déplacer (colonne 9) suivant le système classique de l'art antérieur en l'absence du circuit d'intercommunication (3) suivant l'invention pour évacuer la chambre de refoulement. Il va de soi que la présente invention a été décrite cidessus à titre d'exemple préférentiel indicatif, mais nullement limitatif et que l'on pourra introduire toute équivalence entre ses éléments constitutifs sans sortir de son cadre défini par les revendications ci-dessous. En particulier, on peut prévoir, pour la course de retour du vérin, un vérin auxiliaire afin de ne pas surcharger inutilement le circuit de la pompe hydraulique principale. De m#me,la tige coulissante qui traverse la chambre motrice pourrait théoriquement être supprimée. REVENDICATTONS 1. Procédé de commande d'un système hydraulique d'alimentation d'une presse à injecter une matière plastique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : prévoir un circuit d' intercommunication reliant la chambre de refoulement du vérin à la chambre motrice du vérin, manoeuvrer un clapet à trois voies sur ledit circuit de façon à établir une communication entre lesdites chambres pendant la course d'approche du vérin, couper cette communication et purger la chambre de refoulement pendant la course de travail du vérin, de sorte que la course d'approche du vérin se fasse à grande vitesse en exigeant un volume de liquide hydraulique débité par la pompe relativement très faible par rapport au volume total du cylindre du vérin, et que la course de travail du vérin développe à pleine puissance la pression nominale de la pompe sur toute la surface utilisable du piston. 2. Circuit hydraulique pour mettre en oeuvre le procédé de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une pompe, un bac de recyclage, un vérin à double effet, les deux chambres du vérin de part et d'autre du piston étant reliées entre elles d'une part au moyen d'un circuit d'intercommunication portant un clapet à trois voies dont la troisième voie est reliée au bac et d'autre part au moyen d'un circuit principal portant un premier clapet à trois voies dont la troisième voie est reliée à la pompe et un second clapet à trois voies dont la troisième voie est reliée au bac. 3. Circuit hydraulique pour mettre en oeuvre le procédé de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un vérin à simple effet, la course de retour du piston du vérin étant obtenue au moyen d'un vérin auxiliaire. 4. Circuit hydraulique pour appliquer le procédé de la revendication 1, caractérisé en ce que le piston du vérin porte une tige de commande dont le volume contenu dans le cylindre en position début de course est le volume que devrait débiter la pompe pour faire passer le piston en position de fin de course lorsque le circuit d'intercommunication est établi, la surface du piston étant entièrement soumise à la pression de régime de la pompe lorsque la chambre de refoulement est branché-e sur le bac de purge. 5. Circuit hydraulique pour appliquer le procédé de la revendication 1, caractérisé en ce que le piston du vérin porte sur chacune de ses faces une tige coulissante, l'une d'elles étant la tige de commande de la presse à injecter qui traverse la chambre de refoulement du vérin, le diamètre de cette tige étant supérieur à celui de autre tige qui contribue à la rigidité mécanique de l'appareil en traversant la chambre motrice du vérin, le volume de liquide hydraulique débité par la pompe pendant la course d'approche étant substantiellement réduit par rapport à celui qu'exige la course de travail CL proportion de la surface différentielle entre les sections des deux tiges rapportée à la surface utile du piston. 6. Procédé suivant la revendication 1, caract-érisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : décomposer la course du piston d'un vérin en une phase d'approche et une phase de travail, agir sur les dimensions de la tige du piston par rapport à celles du piston de façon à débiter Jusqu'à 600 fois moins de fluide hydraulique pour un même déplacement du piston pendant la course d'approche, par rapport au débit de fluide pendant la course de travail, et à obtenir pendant la phase de travail sur le piston une pression 600 fois plus grande que celle qui s'exerce sur la surface différentielle de poussée pendant la phase d'approche.