Brevet FR2310505A1 — publié le 19761203

L'invention se rapporte à un distributeur pneumatique à deux directions 4 voies (5 orifices) dans lequel sont disposés de façon symétrique par rapport à un orifice d'alimentation de fluide, deux orifices destinés chacun à recevoir un signal de pression de commande et deux orifices de sortie, reliés chacun à un ap Dareil utilisateur et délivrant séparément une pression lorsqu'un signal de commande est appliqué, et deux orifices d'échappement, et dans lequel organe de révolution mobile le long de son axe dans un logement entre deux positions extrêmes où il est maintenu en place par voie magnétique, opère les liaisons entre les orifices de pression, de sortie et d'échappement. De tels distributeurs sonthrincipalement utilisés dans les systèmes de commande ou d'automatisme par voie pneumatique entre la tartie du système qui traite les ordres et les appareils à actionner. On connait déjà des distributeurs présentant la constitution définie ci-dessus, dans lesquels l'apparition d'un signal de commande provoque le déplacement d'un tiroir cylindrique vers ltune des deux positions stables. Le reproche que lton peut formuler à ltégard de ces appareils est que l'utilisation d'un tiroir nécessite des alésages et des surfaces de travail irréprochables donc conteuses, et que malgré le soin aPpOrté à leur réalisation, on n'évite pas l'usure des joints provenant de leur passage sur les orifices : de plus, la présence de ces joints provoque une force de frottement non négligeable entre le tiroir et le bottier de l'appareil, qui pour être vaincue, demande la mise en oeuvre de pressions de commande assez élevées, surtout lorsque en raison de leur contact avec des substances présentes dans le fluide (graisse par exemple), les joints sont sujets à un certain gommage.L'importance de cette pression doit surtout être prise en considération lorsque le fluide de commande a dû subir, avant d'arriver au distributeur, une série de laminages dans les appareils de la chatne de commande. On connais de plus des appareils pneumatiques bistables dans lesquels les pressions de commande sont communiquées à 11 aide de membranes à un clapet libre dont les positions extrtmes sont sta bilisées par voie magnétique. Ces appareils ne présentent toutefois ni la structure, ni la symétrie permettant leur application directe à un distributeur, ou nécessitent la mise en oeuvre de plusieurs d'entre eux pour constituer un distributeur fournissant la fonction recherchée. L'invention se propose par suite de fournir un distributeur dont la constitution générale et les propriétés correspondent à ceux de l'art antérieur, mais dans lequel des mesures seront prises pour éviter les inconvénients propres aux tiroirs, en assurant à l'élément mobile une grande indépendance vis-à-vis du logement dans lequel il est contenu et pouriermettre une fabrication se satisfaisant de tolérances plus larges, en faisant appel à des organes qui ne seront pratiquement pas soumis au frottement. L'invention vise encore à fournir un appareil dans lequel la disparition de l'un des signaux de comnande ne devra pas provoquer sur l'organe mobile un système de forces tendant à s'opposer à la force d'attraction du système magnétique, de façon à conserver la position des clapets de commutation en cas de disparition momentanée de la pression. Selon l'invention, le résultat recherché est obtenu gra- ce au fait que l'organe mobile se déplace dans un logement dont les dimensions transversales sont supérieures à ses dimensions propres, que ce logement est limité à ses extrémités par deux membranes, soumises chacune à la pression de commande, que la région centrale du dit organe mobile comporte un disque magnétisable coaxial, jouant le rôle de clapet, dont les faces opposées sont chacune munies de surfaces voisines de l'axe propres à obturer l'un de deux premiers sièges transversaux du logement, tandis que les surfaces du dit disque éloignées de::l'axe peuvent s'appliquer sur l'une de deux faces magnétiques, que ledit clapet est situé dans une chambre centrale reliée à la pression d'alimentation, que chacun des orifices de sortie débouche dans une région du logement comprise entre chaque premier siège et l'un de deux seconds sièges voisins susceptibles de coopérer chacun avec une portion annulaire transversale placée à chaque extrémité de l'organe mobile et que chaque orifice d'échappement débouche entre la face de la membrane non soumise à la pression de commande et chaque second siège. D'autres caractéristiques et résultats intéressants seront mieux compris à l'aide de la description ci-dessous qui sera accompagnée par : la figure 1 qui représente une vue en coupe longitudinale du distributeur passant par l'axe de l'organe mobile t la figure 2 qui illustre une vue en coupe brisée passant par les plans définis en XX' 3 la figure 3 qui montre une vue partielle du distributeur dans sa région centrale par un plan passant par l'axe de l'organe mobile perpendiculairement au plan de la figure 1. Le corps 50 de l'appareil visible à la figure 1 comprend principalement un logement cylindrique de révolution 2 dont les extrémités droite et gauche sont fermées par deux membranes souples (5 respectivement 6), réalisées en un matériau élastomère. Les faces 7,8 des membranes qui sont dirigées vers l'extérieur du lo- gement sont attenantes à deux volumes 51,52 fermés respectivement par des bouchons 53,54 emmanchés à force et sont reliés respectivement aux orifices 9,10. L'intérieur du logement 2 est occupé par un organe mobile 1, cylindrique de révolution, qui est destiné à établir et à interrompre selon sa position, un certain nombre de liaisons entre différents canaux de fluide, à l'aide de quatre différents clapets transversaux 15,16,23,24 qui sont placés respectivement sur sa région centrale et à ses deux extrémités. Pour établir les liaisons souhaitées, les clapets coopèrent avec deux catégories de sièges transversaux du logement. Les clapets centraux 15,16 se trouvent placés dans une chambre centrale 11 entre deux premiers sièges 13,14 du logement 2 et Deuvent obturer l'un d'eux par l'une des faces opposées 15,16 d'un joint élastique. Lorsqu'il est placé dans l'une de ses deux Dositions extrêmes vers la droite ou vers la gauche. Une canalisation d'alimentation permanente de fluide 12 aboutit dans la chambre centrale 11 de sorte que selon les positions de l'organe mobile et par suite selon l'état de fermeture des sièges, une pression sera transmise vers l'une des deux régions adjacentes 55,56 du logement 2. Ces régions 55,56 qui sont reliées respectivement aux canalisations de sortie 25,26 aboutissent chacune à un second siège transversal 19,20 du logement, qui est placé en regard du clapet d'extrémité correspondant 23,24 et peut être obturé ou ouvert pour l'une des deux positions extrêmes de l'organe mobile qui les porte. Les extrémités 21,22 portant les clapets 23,24 sont situées chacune dans une chambre 3, respectivement 4, limitée par la membrane 5, respectivement 6, dontles déplacements, résultant de lw application d'une pression de commande sur les canalisations 9, respectivement 10, leur seront transmis ; chaque chambre 3, respec tivement 4, est reliée à l'air libre par un orifice d'échappement 27, respectivement 28. il est clair que le déplacement de l'organe mobile ne pourra s'effectuer que si une seule pression de comnande est appliquée, et ceci du côté où se trouve placé ledit organe à ce moment. Lorsque après l'application d'une pression de commande organe mobile se trouve dans l'une de ses deux positions extrêmes, il est utile d'assurer-que ledit organe conserve sa position après que la pression ait disparu. Sans l'appareil de l'invention, cette fonction mémoire est obtenue en faisant coopérer un disque 17 solidaire des clapets centraux 15, 16 qui sont en matériau magnétisable, avec des pièces polaires 31,32 contre les surfaces desquelles il restera plaqué pour chacune des positions extrêmes, A cet effet, le disque 17 présente deux surfaces annulaires 57,58 extérieures, entourant la région 59 voisine de l'ale qui sert à obturer les premiers sièges par les clapets 15,16, voir en particulier la figure 2. Les pièces polaires sont par exemple réalisées sur deux pièces en fer doux 60,61, voir figure 2, présentant chacune deux jambes 31,32 respectivement 31',32' placées à cheval sur la périphérie du clapet ; ces pièces sont appliquées sur les faces polaires d'un aimant permanent 62, dont le champ est perpendiculaire à l'axe du mobile, ainsi que cela est visible aux figures 2 et 3. L'ensemble des pièces polaires et de l'aimant permanent est maintenu dans la chambre centrale après avoir été introduit dans celleci par une ouverture 63 qui sera fermée ensuite par un couvercle étanche 64. Les orifices de sortie 25,26 sont reliés aux appareils ou à la machine d commander. Le fonctionnement du distributeur sera expliqué en se reportant à la figure 1 où l'organe mobile est placé dans s5osi- tion extreme droite, et y reste maintenu par l'effet magnétique expliqué ci-dessus. La pression d'alimentation présente en 12 s'est propagée 13 dans la chambre centrale 11, puis à travers le siègef ouvert, en- suite dans la chambre intermédiaire 55 et enfin à travers la canalisation 25 Jusqu'à l'appareil à commander, car le second siège 19 est fermé par le clapet d'extrémité 23. Lorsque la pression est établie à sa valeur nominale, le clapet central 15 ou 16 reçoit une poussée pneumatique dirigée vers la droite, qui vient s'ajouter à la force d'attraction magnétique en raison du fait que le clapet central s'applique sur le siège 14 dont le diamètre est supérieur au diamètre du siège 19, qui re çoit le clapet d'extrémité 23. Lorsque l1oWsouhaite inverser l'état du distributeur, il faut appliquer une pression de commande à la canalisation 10 pendait un certain intervalle de temps pour que la membrane 6 se déforme et applique à ltextrémité 22 de l'organe mobile une poussée dirigée vers la gauche et suffisamment élevée pour vaincre la force d'attraction magnétique et la poussée pneumatique. Dès que le mouvement s'établit, la poussée pneumatique disparaît, et le clapet central est rapidement amené dans une position neutre instable où l'attraction magnétique sur les deux faces est équilibrée. Il suffit donc d'un très faible déplacement ultérieur pour que l'organe mobile soit amené brusquement dans sa position extrême gauche sous l'action des pièces polaires 31,31' et établisse le second état du distributeur dans lequel la sortie 25 est reliée à I'échappenent 27, tandis que la sortie 26 est à son tour reliée à la pression d'alimentation. Pour établir un nouvel état inverse du distributeur, il suffit maintenant d'appliquer une pression de commande à la canalisation 9 et on assiste au déroulement du phénomène inversement symétrique du précédent. Comme il vient d'être expliqué ci-dessus, la fermeture et ltouverture des différents sièges est opérée uniquement à l'aide de clapets. Cette mesure a pour conséquence importante que l'organe mobile n'a pas à étre guidé dans des alésages précis et qu'il suffit de lui assurer un maintien latéral avec jeu, par exemple è l'aide des surfaces cylindriques 41,42 qui coopèrent avec les extrémités 21,22. Par contre, cette disposition exige que les distances, me- surées parallèlement à l'axe, entre les différentes faces des cla Dets, les surfaces correspondantes des sièges, et les positions extrêmes de l'organe mobile déterminées par les surfaces polaires soient bien observées. Les pièces utilisées pour réaliser le distributeur ont été étudiées pour les distances en question puissent être respectées aisément au cours de l'opération d'assemblage. Le logement 2 est en fait constitué par la chambre centrale 11 du corps 50 dont les dimensions parallèles à l'axe ne sont pas critiques et par deux douilles cylindriques de révolution 43,44 qui sont emmanchées avec serrage dans des ouvertures correspondantes 45,46 du corps du distributeur. Chacune de ces douilles porte un premier et un second siège, la surface cylindrique de guidage 41,42 de l'extrémité correspondante de l'organe mobile, ainsi que la région intermédiaire, de sorte que les tolérances de concentricité et de distance axiale sont aisément obtenues lors de l'opération de tournage. Des gorges telles que 47 et 48 et des ouvertures radiales telles que 49 et 40 sont également usinées pour permettre la circulation du fluide vers la sortie et l'dchappements Chaque douille comporte du côté de la chambre centrale une surface frontale telle que 33, respectivement 33',voir figure 3, qui vient s'appliquer sur une surface 34, respectivement 34', de la pièce magnétique qui est opposée à la surface polaire correspondante. On assure ainsi que les premiers sièges 13,14 sont placés à une distance connue et régulière par rapport à ladite face polaire. Eventuellement si la position des pièces magnétiques est déterminée par d'autres obligations, les douilles peuvent venir s' appliquer sur des butées du corps. L'organe mobile 1 est constitué de trois éléments distincts, illustrés à la figure 1, à savoir : un élément central 70 en matériau magnétisable qui prend la forme d'un disque prolongé de part et d'autre de lui par deux tétons cylindriques coaxiaux, et deux éléments d'extrémité 71,72 qui sont constitués de préférence par une matière plastique et présentent chacun un logement pour recevoir le téton correspondant. Ces éléments d'extrémité qui comportent chacun les seconds sièges en matière élastique correspondante, pouvant être mis en place par surmoulage ou maintenus par friction, sont emmanchés avec serrage sur l'élément central jusqu' à une position de butée au cours de l'opération de montage et présentent des surfaces cylindriques de guidage 90,91 coopérant avec les surfaces 41,42 des douilles, placés en regard en respectant un peu relativement important. Lorsque l'organe mobile et les douilles sont mis en place, on dispose aux extrémités deux membranes qui sont maintenus par pincement entre les douilles et les bouchons correspondants, dans lesquels on a éventuellement prévu de disposer des boutons poussoirs tels que 65 visibles à la figure 1. Ces boutons permettent un actionnement manuel indépendamment de la présence d'une pression de commande. Les étanchéités entre les différentes chambres et le corps peuvent être réalisées par des joints toriques tels que ceux figurés aux repères 70,71 de la figure 1, si le corps est métallique, ou par des dispositifs de crampons circulaires emmanchés à la presse, si le corps est en matière plastique, tels que représentés par les repères 80,81. REVENDICATIONS 1. Distributeur pneumatique à deux directions, soit quatre voies et cinq orifices, comprenant d'une part un organe de révolu tion mobile le long de son axe dans un logement entre deux po sitions extrêmes, des moyens de maintien dudit mobile dans cha cune de ses positions, deuxAorifices recevant séparément une pression de commande provoquant le déplacement du mobile en agissant sur lwune de ses extrémités, un orifice d'alimentation de fluide, débouchant dans la région centrale du logement, deux orifices de sortie de pression disposés symétriquement par rap port à orifice d'alimentation et reliés chacun à l'appareil à commander et au logement, et deux orifices d'échappement dis Dosés symétriquement par rapport à l'orifice d'alimentation et reliés au logement dans lequel d'autre part l'organe de révo lution comporte des dispositifs d'étanchéité permettant de re lier chaque orifice de sortie soit à l'orifice d'alimentation, soit à l'orifice d'échappement, pour l'une ou l'autre position extrtme, caractérisé en ce que l'organe mobile(1)se déplace dans un logement (2) dont les dimensions transversales et longitudi nales sont supérieures à ses dimensions propres et dont les extrémités (3,4) sont fermées par deux membranes distinctes (5,6) dont les faces extérieures (7,8) sont reliées aux orifices de commande (9,10); que le logement comporte en outre un élargis sement central (11) relié à l'orifice de sortie (12) présentant deux premiers sièges transversaux (13,14), sur lequel vient s' appliquer pour chaque position extrême de l'organe mobile, l'un des deux clapets transversaux (15,16) portés par un disque (17) coopérant avec des moyens magnétiques de maintien (31,32) ; que le logement comporte enfin deux seconds sièges transversaux (19,20) placés chacun entre le premier siège et la membrane voi sine ; et que chaque extrémité (21,22) de l'organe mobile pré sente un second clapet (23,24) coopérant avec le second siège voisin pour établir ou interrompre selon sa position une commu nication entre l'orifice de sortie (25, respectivement 26) et l'orifice d'échappement voisins (27, respectivement 28), les dits orifices de sortie aboutissant respectivement dans les régions (55,56) du logement comprises entre un premier et un se cond siège tandis que les dits orifices d'échappement aboutis sent respectivement dans les régions (3,4) du logement compri ses entre chaque membrane et chaque second siège. 2. Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre des premiers sièges (13,14) est supérieur à celui des seconds sièges (19,20). 3o Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le logement (2) est formé par un évidement du corps (50) du distri buteur formant la chambre centrale (li) et par les alésages cy lindriques (56,40) ei (55,41) portés respectivement par deux douilles cylindriques de révolution (43,44) emmanchées dans le corps 4o Distributeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les membranes (5, respectivement 6) sont maintenues chacune entre un bouchon (53, respectivement 54) et une douille (43,44). 5. Distributeur selon la revendication 1, caractérisé encre que l'or gane mobile (1) est constitué par un élément central (70), por tant un disque magnétique (17) et les clapets (15,16) coopérant avec les premiers sièges (13,14), de part et d'autre duquel sont emmanchés deux éléments d'extrémité (71,72) portant chacun l'un des seconds sièges (23,24) et une surface de guidage cylindrique. 6. Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens magnétiques de maintien sont constitués par'au moins une pièce en U (60,61) dont les jambes (31,32) sont placées à cheval sur le disque magnétique (17) et dont deux surfaces (34,34') peuvent être chacune en butée contre une face frontale (33,33') des douilles (43, respectivement 44).