Brevet FR2231870A1 — publié le 19741227

La présente invention se rapporte à une commande hydraulique assistée, coportant une pompe pilote bidirectionnelle associe a un distributeur qui est sollicité soit en position neutre lorsque la porte pilote est inactive, soit vers une première position de tr & uil lorsque la pompe pilote est actionnée dans Un sens, soit vers une deuxième position de travail lorsque la pompe pilote est actionnée dans l'autre sens, une centrale hy draulique ayant une liane d'alimentation sous pression et une li5ne de retour à un réservoir principal, et un moyen récepteur à double effet coopérant avec lesdites lignes via ledit distri- buteur et ladite pompe pilote. Avec une telle disposition, le moyen récepteur est alimente par la centrale hydraulique dans des conditions qui reflètent la volonté e=rime par l'actionnement de la pompe pilote et ceci non seulement en ce qui concerne l'orientation de la manoeu- vire, le distributeur branchant la ligne d'alimentation issue de la centrale sur celui des cotés du moyen récepteur qui correspond au sens de l'actionnement de la pompe pilote, mais aussi en ce qui concerne le dérouleLent en promptitude et amplitude de la manoeuvre, puisque le fluide hydraulique transite par la pompe pilote L'invention se reporte plus particulièrement mais non exclusivement, à une telle commande pour la direction de véhicules de toutes sortes, par exemple, entre autres, de navires, dans laquelle la pompe pilote est actionnée par une barre pour aéplacer un gouvernail par l'intermédiaire du moyen récepteur tel qu'un vérin. Le telles commandes peuvent permettre une manoeuvre de suppléance par la pompe pilote si la centrale tombe en panne, étant donné que le fluide hydraulique est admis à transiter par la pompe pilote. Il imorte qu'en cas de panne de la centrale hydraulique, le timonier puisse exécuter une telle manoeuvre de suppléance Jar action directe de la pompe pilote, dans des conditions aussi satisfaisantes que possible meAme lorsque cette pompe pilote est située à un niveau supérieur à celui de la centrale hyarauliques ce cul est presque toujours le cas dans les navires. Jusqu'à présent, une telle manoeuvre manuelle de suppléance est généralement réalisée d'une part moyennant l'ouverture d'une vanne qui permet à un réservoir auxiliaire convenablement situé, de fournir à la pompe pilote le fluide hydraulique que le rser- voir de la centrale placé en contrebas ne peut plus fournir lorsque cette centrale est en panne et d'autre part moyennant la fermeture de vannes pour isoler du circuit de suppléance les lignes d'alimentation et de retour de la centrale. Un tel agencement a pour inconvénient de nécessiter des manipulations, avec une perte de temps, lorsque la centrale hydraulique tombe en panne pour rendre opérationnelle la manoeuvre de suppléance. Si cette panne se produit à un moment où la conduite du navire demande un contrôle constant du cap, par exemple dans un passage encombré de récifs ou d'autres navires il peut en résulter une situation très dangereuse. Un tel inconvénient se trouve encore aggravé lorsque la panne de la centrale se produit par intermittence, par exemple à la suite d'un mauvais contact électrique d'un moteur d'entratnement d'une pompe de la centrale, ce qui conduit à une manipulation renouvelée des vannes et par conséquent à un controle perturbé du cap.En outre, il est nécessaire de veiller au réapprovisionnement du réservoir auxiliaire, ce qui constitue une sujétion supplémentaire. La présente invention a pour objet une commande hydraulique assistée du type indiqué, qui est exempte de ces divers inconvénients et qui permet un passage automatique d'un service normal à un service de suppléance et vice-versa, sans aucune manipulation et ceci avec une construction particulièrement simple et commode. Suivant l'invention, cette commande est caractérisée en ce qu'un réservoir auxiliaire est relié par l'intermédiaire d'un premier clapet unidirectionnel à ladite ligne d'alimentation, en ce que celle-ci comporte un deuxième clapet unidirectionnel à l'amont de point de branchement du réservoir auxiliaire et en ce que ladite ligne de retour comporte un troisième clapet unidirectionnei. Grace à cette disposition, le premier clapet unidirectionnel permet une alimentation automatique de la pompe pilote par le réservoir auxiliaire lorsque la centrale tombe en panne, tandis que le deuxième et le troisième clapets unidirectionnels permettent un isolement automatique de la ligne d'alimentation et de la ligne de retour de cette centrale. En cas de panne, il ne se présente donc aucune interruption si brêve soit-elle dans le contrôle du cap. Cn notera que le réservoir auxiliaire constitue, en cas de panne de la centrale, une réserve évitant toute cavitation et permettant de chasser des bulles d'air qui peuvent se trouver dans les canalisations. Le premier clapet est avantageusement prévu taré à une valeur très faible ou nulle dans le sens de la fermeture ou meme est faiblement sollicité dans le sens de l'ouverture par exemple par gravité. Ce clapet permet ainsi d'éviter d'avoir à se préoccuper du remplissage du réservoir auxiliaire etant donné qu'à chaque démarrage de la centrale, le fluide hydraulique issu de la ligne d'alimentation de la centrale a le temps de franchir en faible quantité le premier clapet avant que celui-ci ne se ferme sous l'action de la pression de la centrale, ce qui produit un effet d'auto-rezplissage de ce réservoir auxiliaire, ne nécessitant aucune précaution particulière. Un trop plein est avantageusement prévu sur ce réservoir auxiliaire pour renvoyer l'excès éventuel de fluide hydraulique au réservoir principal. Le deuxième et le troisième clapets interviennent également d'une manière automatique en cas de panne de la centrale. le deuxième clapet placé sur la ligne d'alimentation est avantageusement taré dans le sens de la fermeture à une valeur choisie inférieure 8 la pression de service de la centrale mais assez élevée pour que le clapet surmonte les effets d'incitation à l'ouverture résultant de vibrations mécaniques. le troisième clapet unidirectionnel est avantageusement prévu taré dans le sens de la fermeture à une valeur toujours inférieure à la pression de service de la centrale, mais plus élevée que le deuxième clapet, afin de pouvoir surmonter les effets d'incitation à l'ouverture qui résultent soit d'une aspiration en provenance de la centrale tombée en panne, soit de vibrations mécaniques, soit de ces deux causes réunies. Ce troisième clapet est admis à jouer un role utile meme lors du service normal car il permet dans ce cas, d'absorber les excès de fluide hydraulique, par exemple en cas de dilatation en évitant ainsi les aléas de fonctionnement qui peuvent en résulter. Des fornes d'exécution de l'invention sont ci-après décrites, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma d'une commande hydraulique d'un gouvernail de navire la figure 2 est un schéma analogue à celui de la figure i mais concerne une variante. On se réfèrera d'abord à la figure 1 qui concerne, à titre d'exemple non limitatif, une application de l'invention à la commande d'un gouvernail 10 de navire. Cette commande comporte une barre de manoeuvre Il qui entrasse soit dans un sens, soit dans l'autre, une pompe pilote bidirectionnelle volumétrique 12 associée à un distributeur 13. Celui-ci est sollicité soit en position neutre lorsque la barre Il est immobile, soit vers une première position de travail lorsque la barre Il est déplacée dans un sens, soit vers une deuxième position de travail lorsque la barre Il est déplacée dans l'autre sens. L'ensemble 11, 12, 13 est disposé à un poste de pilotage 14. Une centrale hydraulique 15 comporte un réservoir principal 16 dans lequel puise une pompe 17 qui est entraenée par un moteur 18 et qui est associée à un clapet de décharge 19. On voit en 20 la ligne d'alimentation sous pression de la centrale 15 issue de la pompe 17 et en 21 la ligne de retour au réservoir principal 16. Entre les lignes 20 et 21 est disposé un clapet anti-retour 22 normalement fermé lorsque la pompe 17 est en fonctionnement mais permettant éventuellement, en cas de panne de la pompe 17, un passage du fluide hydraulique dans le sens ligne de retour 21 vers ligne d'alimentation 20. Ce clapet 22 est disposé au voisinage de l'ensemble 12, 13 au poste de pilote 14. On notera que ce poste de pilotage 14 est situé à un niveau supérieur à celui de la centrale 15 et que, par conséquent, le réservoir principal 16 est situé en contre-bas par rapport à la pompe pilote 12. Un moyen récepteur tel qu'un vérin à double effet 23 est prévu pour déplacer le gouvernail 10. Il comporte un piston 24 relié mécaniquement en 25 au gouvernail 10 et définissant dans le vérin 23, deux chambres 26 et 27. Celles-ci sont reliées au distributeur 13 respectivement par deux conduits 28 et 29. On voit en 30 et en 31, deux clapets de sécurité, fortement tarés, permettant d'évacuer en cas de surpression, le fluide hydraulique des conduits 28 ou 29 vers la ligne de retour 21. les clapets 30 et 31 sont branchés en 37 sur la ligne 21. Les conduits 20, 21, 28 et 29 coopèrent avec l'ensemble 12, 13 de telle façon que lorsque la barre il est immobile, les conduits 28 et 29 sont respectivement isolés, le fluide hydrau lique passant directement de la ligne 20 à la ligne 21, tandis que lorscue la barre il es-t déplacée dans un sens, le distribu teur 3 occupe une position de travail où la ligne d'alimentation Lu est mise en communication avec le conduit 28 et le conduit 29 est mis en communication avec la ligne de retour 21, le fluide hydraulique étant admis à transiter par la pompe 12.De cette façon, le vérin 23 est alimenté par la centrale 15 dans des conditions qui reflètent la volonté exprimée par l'action de la barre il et ceci non seulement en ce qui concerne l'orientation de la manoeuvre au moyen du distributeur 13, mais également en ce qui concerne le déroulement en promptitude et amplitude de la manoeuvre gracie au transit du fluide hydraulique par la pompe pilote 12. Lorsque la barre Il est actionnée dans l'autre sens, la ligne d'alimentation 20 est mise en communication avec le conduit 29 tandis que le conduit 28 est mis en communication avec la ligne de retcur 21 et il y a toujours un transit du fluide hydraulique par la pompe pilote 2. réservoir auxiliaire 32 est prévu situé à un niveau supérieur à celui de la pompe pilote 12 pour l'alimentation de celleci en cas de panne de la centrale 5. le réservoir auxiliaire 32 est branché en 33 sur la ligne d'alimentation û tandis qu'un premier clapet unidirectionnel 34 est disposé entre le réservoir 32 et le point 33. Le clapet unidirectionnel 34 est taré dans le sens de la fermeture à une valeur très faible ou nulle ou meme est avantageusement admis à autre faiblement sollicité dans le sens de l'ouverture, par exemple par gravité, comme représenté0 Le clapet unidirectionnel 54 est fermé en service normal sous l'effet de la pression de la centrale 15 mais permet un passage de fluide hydraulique, en cas de besoin, dans le sens 32 vers 33. bn deuxième clapet unidirectionnel 55 est prévu sur la li- gne d'alimentation 20 entre la pompe 17 et le point 33. le clapet 35 est taré dans le sens de la fermeture à une valeur inférieure à la pression de service de la centrale 15, par exemple de l'ordre d'une centaine de bars, définie par le clapet de décharge 19, mais assez élevée, par exemple quelques bars, pour que le clapet 35 surmonte les effets d'incitation à l'ouverture résultant de vibrations mécaniquas bn troisième clapet unidirectionnel ,G est prévu sur la ligne de retour 21 de préférence entre le réservoir 16 et le point 37 par lequel les clapets de sécurité 30 et 31 sont branchés sur la ligne 21. Le clapet 36 est taré dans le sens de la fermeture, à une valeur inférieure à la pression de service de la pompe 17 définie par le clapet de décharge ail9 mais plus élevée que le clapet 35 pour que le clapet 36 surmonte les effets a'incitation à l'ouverture résultant soit d'une aspIration dans la ligne 21 si la motopompe 17 tombe en panne, soit par suite de vibrations, soit de ces deux causes réunies. Le troisième clapet unidirectionnel 36 est aonc ouvert en service normal et se ferme avec une sécurité pleinement satisfaisante en cas de panne de la centrale 15. On voit en 38 un retour de trop plein du réservoir auxiliaire 32 vers le réservoir principal 16. En service normal, le fluide hydraulique est envoyé par la centrale 15 dans la ligne d'alimentation 20 sous la pression de service maximale définie par le clapet de décharge 19 et retourne au réservoir principal 16 par la ligne 21. Le clapet 34 est fermé tandis que les clapets 35 et 36 sont ouverts. Si la barre Il est immobile, le fluide hydraulique passe en court-circuit directement de la ligne 20 à la ligne 21 par le distributeur 13 en position neutre et le gouvernail 10 est maintenu immobile. Si la barre Il est déplacée dans un sens, le distributeur 13 occupe une position de travail et le fluide hydraulique passe de la ligne 20 à un des conduits 28 ou 29, ce qui déplace le gouvernail 10 dans le sens désiré et le fluide hydraulique retourne de l'autre conduit 29 ou 28 à la ligne de retour 21, le fluide hydraulique transitant par la pompe 12. La manoeuvre est ainsi exécutée non seulement dans le sens désiré mais également avec une amplitude et une promptitude imposées par l'action sur la barre 11. On notera qu' avant chaque démarrage de la centrale 15, le clapet 34 est entre-ouvert et au moment du démarrage, le fluide hydraulique issu de la ligne 20 a le temps de franchir en faible quantité le clapet 34 avant que celui-ci ne se ferme sous l'action de la pression de la centrale 15. Il en résulte un effet d'auto-remplissage du réservoir auxiliaire 32 ne nécessitant aucune précaution particulière, puisque les excès éventuels de remplissage du réservoir auxiliaire 32 retournent au réservoir principal 16 par le conduit ae trop-plein 38. On notera également que le réservoir auxiliaire o2 constitue, à chaque démarrage de la moto-pompe 17, une réserve évitant toute cavitation et permettant de chasser les bulles d'air qui peuvent se trouver dans les canalisations, tandis que le clapet 36 permet d'absorber les excès de fluide hydraulique, par exemple en cas de dilatation. On peut prévoir avantageusement deux ou plusieurs clapets 36 en série- sur la ligne 21. Si la centrale 15 tombe en panne, le réservoir 32 permet d'alimenter la pompe pilote 12 par le clapet 34 qui s'ouvre, tandis que les clapets 35 et 36 se ferment. Le vérin 23 est directement actionné par le fluide hydraulique transitant par la pompe pilote 12 jouant alors le rtle d'une pompe manuelle de suppléance. On appréciera que, grâce aux clapets 34, 35 et 36, il ne se présente, en cas de panne de la centrale 15, aucune interruption, si brève soit-elle, dans le contre du cap. Si des pannes se produisent d'une manière répétée et par intermittence, par exemple par suite d'un mauvais contact électrique du moteur 18, les passages de la manoeuvre normale à la manoeuvre de suppléance ou vice-versa s'effectuent immédiatement et automatiquement, ce qui constitue un facteur appréciable de sécurité. Lorsque le distributeur 13 est en position neutre, la pompe 17 fonctionne en court-circuit par le centre ouvert du distributeur 13 suivant l'itinéraire 20-13-21. Le clapet 36 permet alors d'exercer dans la ligne 20 une contre-pression qui a pour effet de maintenir le clapet 34 fermé, On se réfèrera maintenant à la figure 2 où la disposition est analogue à celle qui vient d'entre décrite en référence à la figure 1 et où les memes chiffres de référence ont été adoptés, mais dans laquelle le poste de pilotage 14, désigné par 14', est montré d'une manière plus détaillée à titre d'exemple. On reconnait en 11' la barre qui actionne la pompe pilote 12'. Celle-ci peut être de tout type volumétrique bidirectionnel approprié et est traversée par le fluide hydraulique d'un conduit 40 à un conduit 41 ou vice-versa, suivant le sens d'actionnement de la barre 11'. On reconnait en 1f' le distributeur qui est mécaniquement sollicité par le couple de torsion résultant de l'effort résistant de la pompe bidirectionnelle 12', et l'on voit en 42 l'orifice de la ligne d'alimentation 20, en 43 l'orifice de la ligne de retour 21, en 44 l'orifice du conduit 28, en 45 l'orifice du conduit 29, en 46 l'orifice du conduit 40 et 47 l'orifice du conduit 41. Dans la position neutre les orifices 42 et 43 sont mis en communication l'un avec l'autre, tandis que les divers orifices 44, 45, 46, 47 sont obturés. Dans une première position de travail, l'orifice 42 est mis en communication avec l'orifice 46, l'orifice 45 est mis en communication avec l'orifice 47 et l'orifice 44 est mis en communication avec l'orifice 43, ce qui permet l'alimentation du vérin 23 dans le sens désiré avec transit par la pompe 12'. Dans une deuxième position de travail, l'orifice 42 est mis en communication avec l'orifice 47, l'orifice 44 est mis en communication avec l'orifice 46 et l'orifice 45 est mis en communication avec ltorifice 43, ce qui permet, là encore, la manoeuvre dans les conditions désirées. Le fonctionnement est analogue à celui qui a été décrit en référence à la figure 1. Il est à noter que l'ensemble pompe bidirectionnelle-distributeur 12-13 ou 12'-13' peut entre de tout type approprié dans le cadre de l'invention. Par exemple cet ensemble peut entre du type à réaction dans lequel le distributeur 13' est, en position neutre, à centre ouvert du coté du vérin 23, c'est-à-dire les orifices 46 et 44 étant reliés et les orifices 45 et 47 étant reliés. REVw ICATIONS lo Commande hydraulique assistée, comportant une pompe pilote bidirectionnelle associée à un distributeur qui est sollicité soit en position neutre lorsque la pompe pilote est inactive, soit vers une première position de travail lorsque la pompe pilote est actionnée dans un sens, soit vers une deuxième position de travail lorsque la pompe pilote est actionnée dans l'autre sens, une centrale hydraulique ayant une ligne d'alimentation sous pression et une ligne de retour à un réservoir principal et un moyen récepteur à double effet coopérant avec lesdites lignes via ledit distributeur et ladite pompe pilote, commande caractérisée en ce qu'un réservoir auxiliaire est relié par 1 'in- termédiaire d'un premier clapet unidirectionnel à ladite ligne d'alimentation, en ce que celle-ci comporte un deuxième clapet unidirectionnel à l'amont du point de branchement du réservoir auxilialre et en ce que ladite ligne de retour comporte un troi sieme clapet unidirectionnel. 2. Commande hydraulique suivant ia revendication 1, caractérisée en ce que le premier clapet unidirectionnel est admis à s'ouvrir dans le sens allant du réservoir auxiliaire vers ladite ligne d'alimentation et est taré à une valeur faible ou nulle0 3. Commande hydraulique suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le deuxième clapet unidirectionnel est admis à s'ouvrir dans le sens allant de la centrale vers le distributeur et est taré dans le sens de la fermeture à une valeur qui est inférieure à la pression de service de la centrale mais qui est assez élevée pour résister aux effets de vibrations en cas de panne de la centrale. 4 Commande hydraulique suivant une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le troisième clapet unidirectionnel est admis à s'ouvrir dans le sens allant du distributeur vers le réservoir principal et est taré dans le sens de la fermeture à une valeur qui est inférieure à la pression de service de la centrale, mais qui est assez élevée pour résister aux effets d'aspiration et/ou de vibration en cas de panne de la centrale. 5. CoDr;ande hydraulique suivant une des-revendications précédentes, caractérisée en ce que le- réservoir auxiliaire est situé à un niveau supérieur à celui de la pompe pilote.