Brevet FR2264599A1 — publié le 19751017

La présente invention, due à Nikolai Vasilievich Koshelev, concerne les commandes hydrauliques d'organes opératoires ou outils et, plus précisément, les vibrateurs hydrauliques de ces commandes. Il est plus avantageux d'utiliser un vibrateur hydraulique, réalisé conformément à la présente invention, dans les commandes d'organes- opératoires de machines-outils à usiner les métaux par enlèvement de copeaux, telles que-des rectifieuses, machines à roder, tours agissant par vibrations. En outre, ledit vibrateur hydraulique peut être appliqué dans les vibrotransporteurs, vibroalimenteurs à trémie, etc On connaît des vibrateurs hydrauliques, utilisés pour#la commande d'organes opératoires, comportant un corps dans lequel est logé un piston différentiel. Ledit piston comprend un tiroir à deux plongeurs. Le piston forme avec le corps trois enceintes. La première enceinte est formée par la surface latérale du corps et la surface latérale de la partie du piston, dont le diamètre est plus petit, la seconde enceinte est formée par le corps et une face du piston, tandis que la troisième se trouve entre le corps et l'autre face du piston. La première enceinte est mise en communication avec la canalisation de refoulement, tandis que la seconde enceinte est reliée à l'enceinte de sortie. La troisième enceinte est mise en communication à tour de rôle avec la première et la seconde enceintes, par 1'intermédiaire du tiroir susmentionné à travers les canaux percés dans le corps du piston. Il en résulte le déplacement rectiligne alternatif du piston différentiel. Le tiroir est poussé par un ressort, dont l'effort est réglé par une vis, disposée coaxialement par rapport audit tiroir. Dans la seconde enceinte est engagée une douille mobile, dans laquelle sont pratiqués des orifices de vidange destinés à r#égler la valeur de l'amplitude des vibrations du piston différentiel à l'aide d'un écrou posé dans le corps. On modifie la fréquence des vibrations du piston différentiel au moyen de 11 introduction du fluide moteur comprimé sous une pression déterminée dans la première enceinte, la douille mobile étant placée à une position correspondante, et par la variation de l'effort du ressort du tiroir, qui est réglé à l'aide de l'écrou et de la vis. Les vibrateurs décrits ci-dessus n'assurent pas une valeur de l'amplitùde des vibrations inférieure à un millimètre, ce qui est cependant nécessaire dans le cas des machines-outils d'usinage des métaux par enlèvement de copeaux. De plus, la fréquence des vibrations du piston différentiel dépend de plusieurs facteurs. Par exemple, elle dépend de la quantité de fluide moteur amenée, de sa pression, de l'effort du ressort du tiroir, de la position de la douille mobile. A son tour, la position de la douille mobile réglée à l'aide de l'écrou influe sur l'effort du ressort du tiroir. Tout cet ensemble de faits rend difficile le réglage des paramètres impos~st des mouvements de vibration du piston différentiel au cours de l'utilisation, crest-à-dire de la fréquence et de la valeur de l'amplitude des vibrations. Encore un autre inconvénient du vibrateur hydraulique connu consiste en ce que sa conception est bien compliquée dufait qu'on doit ménager dans le piston un nombre notable de canaux radiaux et longitudinaux et d'orifices borgnes reliant la troisième enceinte à la première et à la seconde enceintes. Dans le vibrateur hydr##qua. susmentionné, le tiroir est. relié au piston différentiel au moyen d'une bague munie d'une cheville, et posée dans les gorges radiales taillées dans le piston différentiel, ce qui ne permet pas de l'utiliser pour le mouvement symétrique du piston différentiel. En outre, dans le cas de cette réalisation, il se produit un choc et, par conséquent, des bruits pendant le fonctionnement, ce qui exerce une influence nuisible sur le personnel préposé. Le but de la présente invention vise à supprimer les inconvénients susmentionnés. L'on se propose de mettre au point un vibrateur hydraulique pour la commande d'un organe opératoire, dans lequel le tiroir serait monté dans le piston différentiel de manière qu'il puisse se déplacer en reliant la troisième enceinte à la première et à la seconde enceintes au moyen du fluide arrivant à lui de l'enceinte, reliée à la canalisation de refoulement, ce qui permettrait d'obtenir une amplitude de vibrations du piston différentiel inférieure à un millimètre, le fonctionnement de ce dernier étant doux et silencieux. Le problème posé est résolu par le fait que, dans le vibrateur hydraulique de la commande de 11 organe opératoire, dans le corps duquel est posé un piston différentiel qui forme avec lui trois enceintes, dont la première est disposée entre les surfaces latérales du corps et du piston différentiel et reliée à la canalisation de refoulement, la seconde enceinte se troupe entre le corps et l'une des faces du piston différentiel et mise en communication avec la canalisation de sortie, et la troisième enceinte est formée par l'autre face du piston différentiel et le corps, et mise en communication à tour de rôle avec lesdites enceintes à 1 aide du tiroir pourvu de ressort et de deux plongeurs, et disposé coaxialement dans le piston différentiel, conformément à l'invention, dans le piston différentiel sont formées, du cate des faces du tiroir, des enceintes complémentaires fermées, qui sont reliées à la première enceinte susmentionnée par l'intermédiaire d'étrangleurs à section permanente, et à la seconde enceinte à travers des étrangleurs à section variable. il est avantageux qu'un étrangleur à section variable soit réalisé sous -forme de deux rainures à ar & es actives vives, l'une d'elles étant taillée dans le corps et l'autre se joignant à la première et étant taillée dans la partie de plus petit diamètre du piston différentiel, tandis que l'autre étrangleur est réalisé sous forme de "buse-papillonn, la buse étant ménagée sur la partie de plus grand diamètre du piston différentiel du côté de sa face, et le papillon étant ménagé sur le corps. Grâce à cette combinaison des étrangleurs à section variable, dotés de ressort de rappel, il est possible de réaliser le déplacement du tiroir à l'aide d'une faible pression de com- mande, créée par les étrangleurs de type "buse-papillon", et le maintenir (à une position extrême) jusqu'à sa course de retour, seulement à l'aide de la pression arrivant de la canalisation de refoulement. Dans ce cas, le tiroir est déplacé dans le sens opposé par le ressort de rappel, uniquement au moment où la pression dans toutes les deux enceintes complémentaires sera de meme valeur et égale à la pression arrivant depuis la canalisation de refoulement. L'accélération du processus de lté- galisation des pressions dans les enceintes complémentaires est obtenue à l'aide de l'autre étrangleur à section variable, qui est réalisé sous forme de rainures annulaires à arttes actives vives il est avantageux que le rapport entre le petit diamètre d et le grand diamètre D du piston différentiel soit calculé à l'aide de la formule suivante En conséquence, le piston différentielrse déplace symetriquement. Le vibrateur hydraulique pour la commande de organe opératoire, réalisé conformément à la présente inventions assure une valeur, de lxamplitude des vibrations du piston, inférieure à un millimètre, le déplacement du piston étant symétrique ou non symétrique, ce qui permet d'élargir le domaine dzapplica- tion du vibrateur hydraulique, de simplifier en outre la conception constructive, l'ajustage et le réglage des paramètres des vibrations du piston différentiel, et d'obtenir un fonctionnement doux et silencieux du vibrateur hydraulique. Ci-après, on donne la description d'un exemple concret de réalisation de la présente invention avec référence au dessin annexé, sur lequel est représenté un vibrateur hydraulique conforme à la présente invention en coupe longitudinale. Les autres objets et les avantages du vibrateur hydrauli- que pour la commande de 1'organe opératoire ressortiront de la description qui va suivre Le vibrateur hydraulique de la commande d'un organe opé- ratoire comporte un corps 1 constitué par une partie cylindrique 2 et deux couvercles 3 et 4. Dans le corps sont percés deux canaux 5 et 6o Le canal 5 sert à mettre en communication avec la canalisation de sortie (non représentée), tandis que le canal 6 est destiné à être relié à la canalisation de refoulement (non représentée). Le corps 1 abrite le piston différentiel 7 comportant deux parties : partie 8 de grand diamètre D et partie 9 de petit diamètre do Le piston 7 forme avec le corps 1 trois enceintes.La première enceinte 10 est disposée entre la surface latérale de la partie cylindrique du corps 1 et la partie latérale de la partie 9 du piston 7 de petit diamètre. Ladite enceinte 10 est reliée à la canalisation de refoulement par le canal 6. La seconde enceinte il se trouve entre le couvercle 4 du corps 1 et la face du piston 7. Ladite enceinte est reliée à la canalisation de sortie par le canal 5. La troisième enceinte 12 est formée par le couvercle 3 du corps 1 et l'autre face du piston 7. Dans le piston 7 est coaxialement posé le tiroir 13 pourvu de deux plongeurs 14 et 15, disposés à une certaine distance l'un de l'autre. Les fac#es du tiroir 13 forment conjointement avec le piston 7 les enceintes complémentaires fermées 16 et 17. Le-tiroir 13 sert à relier les enceintes 12 à tour de rôle avec l'enceinte 10 et avec l'enceinte 11. A cet effet, l'enceinte i8, disposée entre le piston 7 et les plongeurs 14 et i5, est mise en cominunication avec ltenceinte 10 par le canal 192 à l'enceinte Il par le canal 20, à enceinte 12 par le canal 21. Par intermédiaire du canal 22 et des étrangleurs 23 à section permanente, les enceintes complémentaires 16 et 17 sont reliées entre elles et avec l'enceinte 10, reliée à la canalisation de refoulement0 Comme étrangleur de section permanente, il est possible d'utiliser un étrangleur quelconque d'une conception arbitraire convenant au but cherché. Par l'intermédiaire du canal 24, de 1' étrangleur 25 à section permanente et du canal 26, l'enceinte complémentaire 16 est mise en communication avec l'enceinte 11, reliée à l'encein- te de sortie. Par l'intermédiaire de l'étrangleur 27 à section variable, de l'enceinte 12, des canaux 21 et 20, l'enceinte complémentaire 17 est reliée à l'enceinte 11, elle-m#me reliée à la canalisation de sortie. Les ressorts 28 et 29, destinés à maintenir le tiroir 13 à la position de départ, cest-à-dire au moment où le plongeur 15 masque le canal 19 reliant l'enceinte 18 à l'enceinte 10, sont logés dans les enceintes complémentaires 16 et 17. L'étrangleur 25 à section variable est réalisé sous forme de deux rainures annulaires 30 et 31. La rainure 30 est taillée dans la partie cylindrique 2 du corps 17 tandis que la rainure 31 est taillée dans la partie 9 du piston 7. Les rainures 30 et 31 sont pourvues d'arêtes actives vives, qui sont destinées à séparer rapidement l'enceinte 16 et l'enceinte Il ; il en résulte l'égalisation rapide de la pression dans les enceintes 16 et 17. L'étrangleur 27 à section variable est réalisé sous forme de "buse-papillonn, La buse 32 est ménagée dans le piston 7 sur-son côté frontal, tandis que le papillon 33 est fixé sur le boulon 34, monté sur le couvercle 3. La face du piston 7, disposée à la partie 9, est raccordée à la pièce 35, reliée à l'organe opératoire (non représenté). Pour assurer le mouvement symétrique du piston différentiel, il est nécessaire que le rapport entre la partie 9 de petit diamètre du piston 7 et la partie 8 de grand diamètre D du piston 7, soit déterminé à l'aide de l'équation suivante Le vibrateur hydraulique de la commande de l'organe opératoire fonctionne de la manière suivante. Au moment initial, le tiroir 13 se trouve à la position de départ Le canal 19 est alors masqué par le plongeur 15 et l'enceinte 10 n'est pas mise en communication avec l'enceinte 12. A ce moment, l'enceinte 12 est reliée à l'enceinte Il par l'intermédiaire du canal 21, de l'enceinte 18, du canal 20. Lorsque le fluide moteur arrive sous pression à l'encein- te 10, le fluide parvient aux enceintes complémentaires 16 et 17 par les trangleurs 23 et le canal 22. Du fait que les étrangleurs 23 créent une grande différence de pression du fluide moteur entre l'enceinte BQ, les enceintes complémentaires 16, 17 et l'enceinte 12, le piston dif-férentiel 7 commence à se déplacer à droite (d' après le dessin). Le piston 7 continue à se déplacer Jusqu'à ce que la face de la buse 32 se rapproche tout près du papillon 33, en criant ainsi une pression, dans l'enceinte complémentaire 17, suffisante pour le déplacement-du tiroir 13 à gauche, Le ressort 29 est alors cataprim~ tandis que le plongeur 15 du tiroir 13 ouvre le canal 19 et l'autre plongeur 14 masque le canal 20o A ce moment, le fluide moteur passe de l'enceinte 10 par le canal 19, l'enceinte 18, le canal 21 et arrive à l'enceinte 12. La pression du fluide moteur croit dans l'enceinte 12 et atteint une valeur égale à la pression du fluide moteur dans l'enceinte 100 La différence des surfaces du piston différentiel 7 sur lesquelles agit la pression, égale dans les enceintes 10 et S2, fait déplacer le piston 7,conjointement avec le tiroir à gauche jusqu'à ce que la rainure annulaire 31 soit masquée et le canal 24 pour la sortie du fluide moteur depuis l'enceinte complémentaire, soit fermé. A ce moment, la pression dans enceinte complémentaire 16 croit jusqu'à la valeur de la-pression dans l'enceinte complémentaire i7, tandis que énergie cinétique du ressort 29 fait revenir le tiroir 13 à sa position de départ. Ensu#îte, le piston 7 commence à se déplacer à droite, c9est-a-dire le cycle du deplacement rectiligne alternatif du piston 7 recommence. Le piston 7 réalisera le déplacement rectiligne alternatif jusqu'à ce que le fluide moteur soit amené sous pression à l'enceinte 10. La fréquence des déplacements vibratoires du piston 7peut être modifiée en diminuant ou en augmentant la quantité de fluide moteur amené sous pression à l'enceinte 10. L2 amplitude des déplacements vibratoires est réglée aisément à l'aide du papillon 33, qui permet d'assurer la valeur de l'amplitude à partir du zero jusqu'à la valeur prescrite. La conception proposée du vibrateur hydraulique permet de simplifier l'ajustage et le réglage des paramètres des déplacements vibratoires (amplitude, fréquence) et donne la pos sibilité de commander la fréquence à distance. En plus, le vibrateur hydraulique assure une large plage des amplitudes tant de petites que de grandes valeurs, ce qui donne la possibilité de ltutiliser largement dans différentes- branchés de l'industrie. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs deux de ce qui précède, ltinvention ne se limite nullement à ceux de ses modes dsapplication, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement env#isagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Vibrateur hydraulique pour la commande d'un organe opératoire, dans le corps duquel est logé un piston différentiel qui forme avec lui trois enceintes, dont la première est disposée entre les surfaces latérales du corps et du piston différentiel et reliée à la canalisation de refoulement, la seconde enceinte se trouve entre le corps et l'une des faces du piston différentiel et mise en communication avec la canalisation de sortie, et enfin la troisième enceinte est formée par l'autre face du piston différentiel et le corps, et mise en communication auxdites enceintes à tour de rôle à l'aidedintiroir, pourvu de ressorts et de deux plongeurs et disposé coaxialement dans le piston différentiel, caractérisé par le fait que, dans le piston différentiel, sont formées, du côté des faces du tiroir, des enceintes complémentaires fermées qui sont reliées à la première enceinte susmentionnée, par 1'intermédiaire d'étran- gleurs à section permanente et à la seconde enceinte à travers des étrangletirs à section variable0 2 5vibrateur hydraulique, conformément à la revendication a, caractérisé par le fait qu'un étrangleur à section variable est réalisé sous forme de deux rainures annulaires à arêtes actives vives, l'une desdites rainures étant taillée dans le corps, et l'autre se joignant à la première et étant taillée dans la partie de plus petit diamètre du piston différentiel, et que l'autre étrangleur à section variable est réalisé sous forme de buse-aplllon, la buse étant ménagée dans la partie de plus grand diamètre du piston différentiel, du côté de sa face, et le papillon étant ménagé sur le corps 30 Vibrateur hydraulique, conformément à la revendication i, caractérisé par le fait que le rapport entre le petit diamètre d et le grand diamètre D du piston différentiel est calculé à 19 aide de la formule où d est le diamètre de la petite partie du piston ; D est le diamètre de la grande partie du piston, en conséquence de quoi, le piston différentiel se déplace symétriquement.