Brevet FR2231910A1 — publié le 19741227

La présente invention concerne un dispositif de clapet à pilotage séparé pour la commande par vérin hydraulique du mouvement de descente d'un organe de travail, tel qu'unie flèche à volée (ou inclinaison) variable d1un engin de levage de manutention. Dans la technique actuelle, les vérins hydrauliques assurant la variationde volée ou d'inclinaison d'une flèche d'engin de levage sont équipés de clapets de commande du mouvement de descente de la flèche dont le pilotage est assuré à haute pression par prélèvement de fluide hydraulique sur le circuit de travail alimentant ces vérins. Le fonctionnement dtun tel dispositif de la technique actuelle, tel qu'il sera décrit ci-après en liaison avec la figure 2, a pour résultat qu'on n'arrive à obtenir un mouvement de descente continu et sans à-coup ni soubresaut de ltorga- ne de travail, qu'en freinant très énergiquement le fluide hydraulique chassé de la capacité inférieure du cylindre du vérin sous l'effet du poids propre de organe de travail, ou du poids propre de cet organe additionné du poids de la charge qui lui est appliquée.Ce freinage du fluide hydraulique est obtenu par laminage à travers un orifice de passage calibré de dimension réduite, en tralnant les inconvénients suivants a) production d'un laminage de fluide hydraulique très important, se traduisant par un échauffement nuisible du fluide. b) obligation d'utiliser le circuit du fluide hydraulique de travail à haute pression, alimentant la capacité supérieure du vérin de descente de la flèche, pour assurer le pilotage par contre-pression du clapet commandant la descente de la flèche, ceci bien que les poids propres de la flèche.et éventuellement de la charge qui lui est associée, suffisent normalement à assurer la descente de cette flèche par simple gravité, sans nécessiter l'utilisation de cette haute pression. Le pilotage du clapet se traduit ainsi par un gaspillage d'énergie d'une part, et par la transformation ultérieure en chaleur de cette énergie dans l'orifice calibré, produisant un échauffement néfaste du fluide hydraulique,d'autre part.L'objet de la présente invention est donc de prévoir un dispositif de clapet perfectionné qui permette un mouvement de descente régulier d'une flèche à inclinaison variable sous son propre poids,et éventuellement sous le poids d'une charge associée, sans réclamer un laminage excessif du fluide hydraulique stéchap- pant de la capacité inférieure du vérin commandant la descente de cette flèche, et donc sans échauffement excessif du fluide hydrau lique. C'est un autre objet de la présente invention de prévoir un dispositif de clapet dont le pilotage ne nécessite pas, pour le mouvement de descente mentionné ci-avant, l'emploi du fluide hydraulique de travail à haute pression, pouvant par exemple atteindre 400 bars, ce qui permet d'éviter un gaspillage d'énergie d'une part, et une transformation ultérieure de cette énergie en un échauffement néfaste du fluide d'autre part. C'est encore un autre objet de la présente invention de prévoir un dispositif de clapet dont le pilotage puisse astre assuré par une pression relativement baisse, par exemple inférieure à 20 bars, de façon à pouvoir utiliser pour ce pilotage un fluide auxiliaire, tel que de l'air comprimé ou de l'huile à basse pression, fourni par un circuit annexe d'utilités par exemple. D'autres objets et avantages de la présente invention apparaltront au cours de la description suivante, faite en relation avec les dessins ci-joints dans lesquels La figure 1 est un schéma en élévation d'un exemple d'engin de levage à flèche à volée ou à inclinaison variable utilisant le dispositif de clapet de la présente invention. La figure 2 est un schéma de branchement hydraulique relatif à un dispositif de clapet caractéristique de l'art antérieur ; et La figure 3 est un schéma de branchement hydraulique concernant le dispositif de clapet de la présente invention. La figure 1 représente un exemple de flèche 1 à volée ou à inclinaison variable, articulée autour d'un axe horizontal 2, solidaire d'un support 3 monté sur unvéhicule 4. Le vérin hydraulique 5 permet les mouvements de montée et de descente de la flèche 1. Un dispositif de clapet, conforme à la présente invention, permettant de commander le mouvement de descente de la flèche 1, est représenté schématiquement en 6. P représente la charge appliquée à l'articulation 7 de la tige 8 de vérin sur la flèche 2, cette. charge étant due soit au poids propre de la flèche elle-mAme, soit au poids propre de cette flèche additionné éventuellement du poids de la charge Q manutentionnée par la flèche. La figure 2 représente le dispositif classique de clapet de commande utilisé jusqu'à présent dans l'art antérieur. Le vérin 5 de variation de volée de flèche est équipé d'un clapet 6 dont le pilotage est assuré par la pression d'alimentation de la capacité supérieure 11 du vérin, opposée à la capacité 10 qui communique avec le clapet 6. Le vérin 5 est toujours soumis à l'effort de la charge P, la charge P étant due au poids propre de la flèche ellemême, additionné éventuellement du poids de la charge associée à cette flèche. La capacité 10 du vérin 5 est donc toujours sous une pression variable cette pression étant d'autant plus grande que la charge P est plus importante. L'organe de clapet 12 est maintenu surson siège par cette pression. Pour faire rentrer la tige 8 du vérin il faut ouvrir le clapet 6 en décollant l'organe 12 de son siège. On alimente pour ce faire la capacité 11. La pression monte, puisque le fluide hydraulique de la capacité 10 ne peut s'échapper. On envoie alors cette pression sur le piston 13 du dispositif de clapet qui sépare l'organe de clapet 12 de son siège, et permet l'échappement du fluide contenu dans la capacité 10. A ce moment, la pression en 11 tombe, et le clapet 6 se referme.On nlarrive à avoir un mouvement continu qu'en freinant très fortement le fluide hydraulique s'écoulant à partir de la capacité 10, à travers un orifice calibré 17. Ceci entrante les inconvénients suivants déjà cités a) laminage très important du fluide se traduisant par un échauffement important de ce fluide, incompatible avec le travail qui lui est demandé. b) vitesse de descente de la flèche à vide extrêmement lente, et obligation de travailler en pression dans la capacité 11, aussi bien pendant les déplacements de descente en charge qu'à vide, d'où un gaspillage d'énergie d'une part, et ensuite obligation de transformer cette énergie en chaleur au sein du fluide. On se réfère maintenant à la figure 3, qui représente les branchements hydrauliques du dispositif de clapet à pilotage séparé caractéristique de la présente invention. Le montage du vérin 5 est identique au montage précédemment décrit, mais l'organe de clapet 33 est équipé d'une aiguille de décompression 34, et le piston de pilotage 30 est dimensionné de telle façon qu'il puisse pousser l'aiguille de décompression 34 > la pression dans la capacité 10 étant à son maximum. Le pilotage du piston 30 est assuré par l'alimentation en 31 d'un fluide de pilotage basse pression, chaque fois, par exemple, que l'on agit sur le levier 21 du distributeur 20 pour alimenter la capacité 11 du vérin 5.L'orifice calibré 38 est déterminé pour assurer une vitesse de descente de la flèche en charge déterminée en fonction de la pression maximum qui règne dans la capacité 10; donc indépendante de la pression qui règne dans la capacité supérieure llduvérin 5. La pression qui règne -dans la capacité 11 peut donc être très faible, puisque-le poids propre de la-flèehe- et de la charge qui lui est éventuellement associée: tènd- toujours à faire descen dre la flèche par simple gravité, en agissant sur la tige 8 du piston oppo- séeàla capacité 10. Le laminage-du fluide hydraulique en 38 est rationnel, et correspond au seul travail nécessaire de ralentissement de la flèche.En cas de rupture d'une canalisation, par exemple en R, orifice 38 permet de maintenir la vitesse de descente de la fleche à la valeur déterminée, et lue fait de lâcher le levier 21 du distributeur 20 coupe le pilotage et ferme l'organe de cla- pet 33. Il faut noter que sur cette figure 3, le repère 22 correspond à la pompe de fluide hydraulique alimentant le vérin, tandis que 23 est le réservoir de fluide hydraulique. Il faut noter également que le piston 30 coulisse sous l'effet de la pression du fluide de pilotage à l'intérieur d'une chambre cylindrique pressurisée 40, que l'organe de clapet 33 coulisse à l'intérieur d'une chambre cylindrique étagée et pressurisée comportant deux parties une partie d'admission de plus grand diamètre 42, et une partie d'échappement de plus petit diamètre 41. L'épaulement qui délimite la partie cylindrique de cette chambre pressurisée de plus petit diamètre constitue le siège 36 de l'organe de clapet 33.En l'absence de l'alimentation de la pression de fluide de pilotage sur le piston 30, l'organe de clapet 33 est maintenu contre son siège 36 par la contre-pression exercée sur cet organe de clapet par le fluide hydraulique présent à la fois dans la capacité inférieure 10 du vérin, et dans la partie d'admission 42 de plus grand diamètre de la chambre pressurisée contenant l'organe de clapet. Un ressort 35 peut également contribuer au maintien de l'organe de clapet 33 contre son siège 36, ainsi qu'il est bien connu par l'homme de l'art. Il faut noter également que le repère 32 désigne le conduit qui met en communication la capacité inférieure 10 du vérin et la partie d'admission 42 de la chambre pressurisée contenant l'organe de clapet 33. On peut éventuellement encore améliorer le dispositif de la présente invention en ajoutant une soupape à ressort de surpression 43, qui permet d'éliminer les coups de bélier éventuels à la fermeture brusque de 1'organe de clapet 33, ou encore librer les pressions qui règnent dans les capacités 10 de vérins tels que 5, lorsque plusieurs de ces vérins 5 sont montés en parallèle sur une même flèche mobile de travail, et que l'un des clapets 33 associés à l'un de ces vérins 5 ferme mal. Comme on le voit sur la figure 3, la soupape à ressort 43 permet, lors d'une fermeture brusque de l'organe de clapet 33, et sous l'effet de la surpression momentanée ainsi créée, de faire communiquer temporairement la partie d'admission 42 de la chambre pressurisée contenant les organes de clapet 33 avec d'une part la partie 41 d'échappement de cette chambre pressurisée, et d'autre part la face inférieure 44 du piston 30, seulement dans le cas où celui-ci n'est pas en position déplacée sous l'effet de la pression du fluide de pilotage alimenté en 31. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparattront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de clapet à pilotage séparé pour le contrôle de la descente de flèches d'engins de manutention, caractérisé en ce qu'il comprend - une première chambre pressurisée recevant un premier fluide sous pression, ou fluide de pilotage ; - un piston de pilotage, coulissant dans la première chambre sous la pression du premier fluide ; - une deuxième chambre pressurisée recevant un deuxième fluide sous pression ou fluide de travail du vérin, cette deuxième chambre étant constituée d'une partie d'admission, et d'une partie d'échappement, et le siège d'un organe de clapet coulissant dans la partie d'admission constituant la séparation entre la partie admission et la partie échappement ;; - une tige solidaire du piston, et coulissant de manière ajustée et étanche dans un perçage pratiqué à travers la paroi séparant la première chambre pressurisée de la deuxième chambre pressurisée, cette tige permettant de séparer l'organe de clapet de son siège lors d'un déplacement du piston de la première chambre pressurisée sous l'action du premier fluide ou fluide de pilotage, ce qui permet au deuxième fluide contenu dans la capacité inférieure du vérin de descente de s'écouler, à travers l'organe de clapet ainsi décollé de son siège, en retour vers un réservoir approprié, et cet organe de clapet étant normalement maintenu contre son siège, en l'absence de la pression du premier fluide sur le piston de pilotage, par la contre-pression du deuxième fluide régnant dans la partie admission de la deuxième chambre pressurisée et dans la capacité inférieure du vérin de descente, et/ou par un moyen de ressort approprié ; - un orifice calibré situé à la sortie de la partie échappement de la deuxième chambre pressurisée, permettant de régler par présélection de la section d'écoulement du deuxième fluide à travers cet orifice, la vitesse de descente de la flèche d'engin par simple gravité ; et en ce que la surface active du piston de pilotage recevant la pression du premier fluide est suffisante pour engendrer une force capable de séparer l'organe de clapet de son siège malgré la contrepression exercée sur ce clapet par le deuxième fluide et en ce que les natures et les niveaux de pression des premier et deuxième fluides sont indépendants, ce qui permet d'utiliser deux circuits de fluide totalement séparés pour le pilotage de l'organe de clapet d'une part et pour le travail du vérin d'autre part. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression du premier fluide, ou pression de pilotage de l'organe de clapet, est une pression relativement basse, inférieure à 20 bars ; et en ce que la pression du deuxième fluide, ou pression de travail du vérin, est une haute pression, pouvant atteindre plusieurs centaines de bars. 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de soupape de surpression dont la section de passage de fluide est inférieure à la section de passage de fluide du clapet, cette soupape mettant en communication la partie d'admission de la deuxième chambre pressurisée avec la partie d'échappement de cette même chambre, lors d'une fermeture brusque de l'organe de clapet sur son siège, ce qui permet d'éviter les coups de bélier dans un pareil cas.