Brevet FR2308815A1 — publié le 19761119

L'invention concerne les commandes oléopneumatiques et en particulier celles dites "intégrées" dans lesquelles une partie très importante de la commande comprenant les vérins, les amortisseurs, les valves de puissance et les valves pilotes est rassemblée à proximité immédiate de l'organe de manoeuvre en vue d'améliorer les performances. Parmi les dispositifs destinés à entratner les contacts d'appareils électriques de coupure, on connatt des commandes oléopneumatiques conportant un vérin à piston différentiel dont la plus petite surface est reliée en permanence à l'accumulateur d'énergie et dans lesquelles les manoeuvres dans un sens ou dans l'autre sont obtenues par la mise en communication de la plus grande surface du piston, soit avec l'accumulateur, soit avec le réservoir de détente. Le plus souvent, la première manoeuvre correspond à la fermeture des contacts de l'appareil de coupure et la seconde à l'ouverture de ce dernier. L'invention a pour but une commande oleopneumatique permettant l'accroissement de l'accélération et de la vitesse du piston du vérin et la réduction du temps de transmission de la pression. L'invention a pour objet une commande oléopneumatique d'un vérin à piston différentiel, présentant dans une première chambre une face de section réduite reliée en permanence à un accumulateur d'énergie et dans une deuxième chambre une face de plus grande section, et ayant une position de fermeture obtenue par la mise en communication de la deuxième chambre avec l'accumulateur d'énergie et une position d'ouverture obtenue par la mise en communication de la deuxième chambre avec un réservoir de détente, caractérisée en ce que la manoeuvre de fermeture du vérin est obtenue par une valve de puissance faisant communiquer simultanément la deuxième chambre par une première voie avec l'accumulateur de pression, et par une seconde voie avec la première chambre. Selon une caractéristique, une valve de purge rapide est disposée entre la deuxième chambre et la valve de puissance, ladite valve de purge rapide faisant communiquer directement la deuxième chambre avec le réservoir de détente lors de la manoeuvre d' ouverture. Selon une autre caractéristique, la valve de purge rapide est accolée à la deuxième chambre et disposée à l'intérieur du réservoir de détente. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaStront dans la description donnée ci-apres en regard d'un mode de réalisation donne à titre d'illustration dans les dessins annexes. La figure I est un schema d'enseehle d'une commande oléopneumatique selon l'invention. La figure 2 est une application de la commande selon l'invention à des organes de manoeuvre se déplacant verticalement. La figure 3 correspond à une application d'une commande selon l'invention à un organe de manoeuvre se déplaçant horizontalement. La figure 4 est une vue partielle en coupe de la partie dite "intégrée" de la commande. Dans les figures, les memes éléments sont désignés par les memes repères. L'organe de manoeuvre est constitué par un vérin hydraulique 3. La partie intégrée à l'organe de manoeuvre conprend : - un ensemble de valves pilotes 1 qui ne sont pas décrites dans le texte ni représentées sur la figure 4, car elles peuvent etre d'un type connu quelconque ; - un accumulateur d'énergie 2 comportant une enveloppe et un organe de séparation, par exemple un piston libre entre un gaz sous pression et un fluide de transmission, généralement constitué par de l'huile ; - un vérin 3 à piston différentiel ; - un amortisseur 4 de fin de course du vérin 3 à double effet ; - une valve de puissance 5 commandant l'alimentation du vérin 3 ; - une valve de purge rapide 6 ; - un réservoir de détente 7. La partie non intégrée à l'organe de manoeuvre, qui est schématisée en 8, comprend les accessoires d'asservissement et de maintien en pression de la commande oléopneumatique. Cette partie, qui est d'un type connu, n'est pas décrite dans le texte ; elle peut Entre placée à distance de la partie intégrée et peut etre commune à plusieurs parties intégrées. Le schema de la figure 1 montre les liaisons réalisées entre les éléments 2, 3, 4, 5, 6 e t 7 de la partie intégrée, dont le fonctionnement est décrit plus loin, à l'aide des conduits 40, 47, 48, 49 et 52, ainsi que les liaisons réalisées par des conduits 20, 30 et.36 avec l'ensemble des valves pilotes I et la partie non intégree 8 ; les deux ensembles 1 et 8 sont eux-memes reliés directement par un conduit 53. Le vérin 3 commande directement un organe à manoeuvrer 54 par l'intermédiaire d'une tige 63. La commande oléopneumatique selon l'invention peut tre installée selon plusieurs variantes et le nombre d'éléments d'asservissement de la partie non intégrée 8 peut être différent de celui du nombre des commandes de la partie intégrée. C'est ainsi que dans la figure 2 trois parties intégrées entrassent chacune un organe à manoeuvrer 54, 55, et 56 et la partie non intégrée 8 qui constitue l'élément d'asservissement est commune aux trois parties intégrées. Par contre, dans la figure 3, un organe à manoeuvrer 54 est entraîné par une partie intégrée munie de son propre asservissement. Les éléments de la commande oléopneumatique schematisés sur la figure l sont représentés en détail sur la figure 4. L'ensemble "intégré" attenant à l'organe à manoeuvrer et à sa tige de commande 63 est supporté par un carter 9 constituant le réservoir d'huile de l'amortisseur 4, dont le niveau d'huile est contrôlé à l'aide du voyant 10. L'amortisseur 4 comprend un cylindre intérieur 11 comportant des orifices d'evacuation d'huile 12 et 50 calibrés et disposés en fonction de la caractéristique d'amortissement prévue. Dans le cylindre 11 se déplace un piston flottant 13 permettant de rattraper les défauts de concentricité de l'ensemble. Un fond 14 rapporté, qui réalise l'mmobilisation du cylindre 11, comporte un trou calibré 15 assurant la purge de l'air pouvant subsister, à la partie supérieure du cylindre lors du remplissage, à la mise en service. L'étanchéité de l'amortisseur est assurée par des joints 16, 17 et 18. Le vérin 3 comporte un piston différentiel 60 disposé dans un cylindre 25. Le piston 60 comporte une face 61 de section réduite disposée en regard d'une première chambre 24 et supportant une tige de manoeuvre 19 traversant cette chambre, et une face 62 de plus grande section disposée en regard d'une deuxième chambre 23. L'étanchéité du cylindre est réalisée par des joints 26 et 27, et celle de la tige 19 par le joint 28. lln orifice 29 de reprise de fuite est prévu entre les joints 17 et 28. La deuxième chambre 23 du cylindre 25 du vérin est fermée à la partie inférieure par le corps de la valve de décharge rapide 6. Le corps de la valve 6 est luie fermé par le corps de la valve de puissance 5 et un joint 64 assure I'étanchéité entre eux. Le cylindre 25 et la valve 6 sont disposés à l'intérieur du réservoir de détente 7, dont l'enceinte est constituée par une virole 33 ; l'étanchéité de cette virole est réalisée par des joints 34 et 35. L'ensemble du cylindre 25 et des corps des valves 6 et 5 est maintenu par des tirants 32. La valve 6 comporte un clapet 37 qui est soumis à un ressort 38 l'appuyant normalement contre son siège 65 disposé à l'entrée de la deuxième chambre 23 du vérin. La valve 6 comporte aussi des conduits latéraux 51 debouchant dans le réservoir de detente 7. Le clapet 31 comporte un canal axial 66 taisant coninuniquer la deuxième chambre 23 avec une chambre intenaediaire 40 de la valve de puissance 5. Un joint 39 assure l'étanchéité du clapet 37 entre les conduits 51 et la chambre 40. Le corps 31 de la valve 6 comporte un prenier clapet 41, commande par les valves pilotes 1 à travers la tuyauterie 20 ; un joint 42 assure l'etanchéité du côte de la tuyauterie 20. Le siège du clapet 41 est disposé entre la chainbre intermédiaire 40 et une chambre interne 45 reliée par le conduit 52 au réservoir de détente 7. Il comporte à l1opposé unadeuxieme clapet 43, soumis à l'action d'un ressort 44 tendant à l'appliquer contre son siège qui fait communiquer une chambre interne 46 avec la chambre intermédiaire 40. Les clapets 41 et 43 sont munis à travers leur siège et la chambre intermédiaire 40 de queues 67 et 68 disposes dans le prolongement l'une de l'autre, de telle sorte que lorsque le siège de l'un des clapets est fermé, celui de l'autre est ouvert. La chanbre internc 46 est reliée directement par le conduit 49 la premiere chambre 24 et d'autre part par le conduit 47 à l'accumulateur 2. La chambre 46 est egalement reliée à travers un orifice axial 69 et des orifices transversaux 70 da corps du clapet 43 au conduit 48, luieieme relié directement à l'accumulateur 2.Le conduit 30 débouchant sur le conduit 48 permet le remplissage et la vidange de l'accumulateur 2. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est le suivant : Sur la figure 4, la la commande est représentée dans la position correspondant à l'ouverture de l'appareil de coupure 54. La tige 19 du vérin est en position basse et est maintenue ainsi par la pression de l'huile qui s'exerce dans la première chambre 24 sur la face de plus petite section du piston 60. La pression de l'accumulateur 2 et le ressort 44 maintiennent sur son siège le clapet 43, ce qui isole les conduits 48 et 49 de la deuxième chambre 23. Cette chambre 23 communique avec le réservoir 7 à travers les chambres 40 et 45 reliées par le conduit 52 au réservoir de détente 7 qui est à la pression atmospherique, La fermeture de l'appareil de coupure est obtenue connoe suit : Un ordre des valves pilotes 1 transmet par le conduit 20 la pression sur le clapet 41, ce qui applique sur son siège le clapet 41. Cette manoeuvre isole la chambre 40 du réservoir 7 et repousse le clapet 43. L'huile de l'accamelateur 2 passe successivement dans la chambre 40 et å travers le canal 66 du clapet 37 et est admise dans la deuxième chambre 23 du vérin.L'arrivée d'huile minaient le clapet 37 sur son siège, ce qui isole la chambre 23 du réservoir 7. L'adais- sion de la pression dans la chambre 23 déplace vers le haut le piston 60, refoule l'huile de la première chambre 24 et la transfert dans la deusibe chambre 23 par le conduit 49. En fin de course, le piston amortisseur 13 Camprime l'huile si tuée au-dessus de lui et la fait passer par les orifices 12 prévus pour obtenir une vitesse finale du vérin sensiblement nulle. L'appareil de coupure est maintenu en position de fermeture tant que le conduit 20 reste sous pression. L'ouverture de l'appareil de coupure est obtenue comme suit : Un ordre des valves pilotes 1, transmis par le conduit 20, supprime la pression derrière le clapet 41. Ce dernier est éloigné de son singe par la pression existant dans la chambre 40 qui est mise en colsunication avec le réservoir 7. La baisse de pression qui en résulte dans la chambre 40 provoque l'application du clapet 43 sur son siège, ce qui interrompt l'alimentation de la chambre 40 par l'accumulateur 2 et crée une perte de charge entre les chambres 23 et 40. Le clapet 37 se déplace vers le has et relie la chambre 23 du vérin au réservoir 7. L'huile de la chambre 23 est éjectée par les conduits 51. L'appareil de coupure s'ouvre. Le piston 50 est repoussé vers le bas par l'huile sous pression dans la chambre 24.En fin de course, le piston amortisseur 13 comprime l'huile située en dessous et la fait passer par les orifices 50 nrRvus pour obtenir une vitesse finale du vérin sensiblement nulle. L'appareil de coupure est maintenu en position d'ouverture tant que le conduit 20 est relié à l'atmosphre A la fin de la vidange de la chambre 23, le ressort 38 applique sur son siège le clapet 37 qui se trouve ainsi en place pour la prochaine manoeuvre de fermeture. Cette disposition évite au siege du clapet les chocs provenant du grand débit de la valve au début de la course de fermeture. Grâce à la position du clapet 37 entre le vérin et la valve, la vidange de la chambre 40 et l'ouverture du clapet 37 sont rapides, ce qui permet une réduction des pertes de charge et un démarrage presque instantané du vérin. L'huile de la chambre 23, transférée dans le réservoir 7, s'écoule par le conduit 36 vers la partie non intégrée 8 de l'installation qui comporte un dispositif de maintien de pression et, ensuite, par le conduit 30, elle est refoulée dans l'accumulateur 2 grace à une pompe disposée dans la partie non intécrée 8. Les avantages de la commande selon l'invention sont les suivants : Pour la fermeture de l'appareil à nanoeuvrer, l'alimentation par l'intermédiaire de la valve 5 de la chambre 23 de plus grarde surface du piston différentiel par deux voies, qui peuvent chacune comprendre un ou plusieurs conduits, facilite le transfert du volume d'huile de la chambre 24 dans la chambre 23 sans perturber l'ecoulement de l'huile dans le conduit 4e. En effet, l'une de ces voies, qui est constituée par le conduit 48, est directement reliée à l'accumulateur 2, et l'autre, qui est constituée par le conduit 49 et est directement reliée à la chambre du vérin commandant le piston du coté de la plus petite section du piston différentiel, court-circuite les conduits 47 et 48. L'insertion du clapet de purge rapide 6 entre la chambre 23 (relus grande surface du piston du verin) et la valve de puissance 5 permet le fonctionnement rapide de la décharge par suite de l'accroissenent de la vitesse de décompression de la chambre 40. La disposition de la valve 6 de purge rapide accole au vérin et disposée dans le réservoir dc détente 7 supprime les conduits de detente de l'huile du cote de la chambre de plus grande surface du verin et réduit les pertes de charge pendant la manoeuvre d'ouverturc de l'appareil de coupure. L'utilisation d'un amortisseur de fin de course à l'ouverture et à la fermeture indépendant des chambres du vérin permet d'effectuer les manoeuvres d'ouverture et de fermeture meme en cas d'infiltration d'air ou de gaz ou de purge incomplète de l'air emprisonne dans les parties hautes des circuits de puissance du verin, puisque l'amortissement est independant des circuits de puissance. L'alimentation dans les deux sens de fonctionnement du vérin, qui ne comporte qu'une seule tige sortante, ce qui facilite l'étanchéité, n'est pas perturbée par l'amortisseur.La totalité des sections du vérin est libre dès le début de l'alimentation, ce qui évite l'emploi des clapets des anortisseurs intégrés aux vérins, dispositifs qui réduisent la fiabilité de fonctionnement des amortisseurs. L'utilisation d'un amortisseur situé entre le vérin et l'appareil de coupure permet l'alimentation en huile à la fermeture et l'évacuation de l'huile à l'ouverture du cote de la plus grande surface du verin et en bout de tige du vérin, ce qui réduit au minimum les pertes de charge. On peut facilement passer du fonctionnement en position verticale du fonctionnement en position horizontale de la comande selon l'invention par simple adaptation du voyant de niveau d'huile 10 et de la position du conduit de vidange 36 du réservoir 7. Il est bien évident.que l'invention n'est nullement limitée au mode de realisation qui vient d'etre décrit et représenté et qui n'a été donne qu'à titre d'exemple : en particulier on peut, sans sortir du cadre de l'invention, modifier certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. REDICATWNS 1/ Conrnande oléopneumatique d'un verin (3) à piston differentiel, presentant dans une première chambre (24) une face de section réduite reliée en permanence un accumulateur d'énergie (2) et dans une deuxième chambre (23) une face de plus grande section, et ayant ur.e position de termeture obtenue par la mise en communication de la deuxième chambre (23) avec l'accumulateur d'énergie (2) et une position d'ouverture obtenue par la mise en communication de la deuxième chambre avec un réservoir de détente (7), caractérisée en ce que la manoeuvre fermeture du vérin est obtenue par une valve de puissance (5) faisant comnlniquer simultanément la deuxième chambre (23) par une première voie (48) avec l'acctrnai- lateur de pression (7) et par une seconde voie (49) avec la première chambre (24), 2/ Commande selon la revendication 1, caracterisée en ce qu'une valve de purge rapide (6) est disposée entre la deuxième chambre (23) et la valve de puissance (5), ladite valve de purge rapide faisant connauniquer directement la deuxième chambre (23) avec le réservoir de détente (7) lors de la manoeuvre d'ouverture. 3/ Commande selon la revendication 2, caractérisée en ce que la valve de purge rapide (6) est accolée à la deuxième chambre (23) et disposée à l'intérieur du réservoir de détente (7). 4/ Commande selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle est munie d'un amortisseur de fin de course (4) indépendant des chambres du vérin. 5/ Commande selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'amortisseur (4) est disposé entre le verin (3) et un appareil électrique de coupure (54). 61 Commande selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le passage du fonctionnement de la commande d'une position verticale au fonctionnement à une position horizontale ne nécessite que l'adaptation du voyant de niveau d'huile (10) et celle du conduit de vidange (36).