Brevet FR2343280A1 — publié le 19770930

La présente invention concerne un limiteur de débit unidirectionnel. Le problème qu'entend résoudre l'invention d'une manière pratique est celui du réglage de la vitesse d'un récepteur pneumatique tel qu'un vérin à double effet, dont la solution théorique est donnée par le schéma de la figure 1 ci-annexée.Sur ce schéma, on voit une source de fluide sous pression 1 susceptible d'être mise en communication sélective par I'intermtdiaire drun-distribu- teur 2 à que voies et deux positions avec un condu-it 3- et un conduit 4 d'alimentation respective des chambres 5 et 6 drun vérin 7 à double effet. I1 est connu, pour régler la vitesse du piston 8 de ce vérin dans l'un quelconque des sens A ou B de déplacement de ce piston, d'agir sur l'échappement de la chambre appropriée. C'est ainsi que dans le sens A, on réglera la vitesse en agissant sur un limiteur de débit réglable 9 disposé en parallèle sur le conduit 4 aux bornes d'un clapet de non-retour 10. De même, pour régler la vitesse du piston 8 dans le sens B, on agira sur un limiteur de débit 11 disposé en parallèle sur le conduit 3 aux bornes d'un clapet de non-retour 12. On voit bien queces dispositifs 9, 10, Il, 12 permettent un passage libre du fluide sous pression issu de la source 1, en direction de l'une des chambres 5 ou 6, tout en limitant simultanément le débit d'échappement de l'autre chambre. On connait des dispositifs assurant ces deux fonctions. Ceux-ci se placent insérés sur les conduits 3 et 4 entre le distributeur 2 et le vérin. L'un des inconvénients de ces dispositifs connus réside dans, d'une part le fait qu'ils sont encombrants et, d'autre part dans le fait que pour une installation simple telle que schématisée sur la figure 1, ils nécessitent l'emploi de quatre organes de raccordement supplémentaires. Or, la tendance actuelle dans le domaine de l'automatisme pneumatique est dans la réalisation d'ensembles de plus en plus compacts. Ces dispositifs sont donc devenus prohibitifs. On connait également des dispositifs assurant les fonctions susdites, logés dans des raccords coudés. Ces dispositifs présentent également plusieurs inconvénients. L'un d'eux réside dans le fait qu'ils ne peuvent être disposés que sur l'organe récepteur, c'est-à-dire le vérin 7. En outre, leur encombrement est très supérieur à celui du raccord normal remplacé. Par ailleurs, leur non ception est telle que la section de passage du fluide gazeux est très réduite par rapport à la section nominale interne du tube, auquel il s'applique. Il en résulte une limitation importante de la vitesse du vérin obtenue par rapport à la vitesse que l'on serait en droit d'obtenir. Enfin, la fabrication de tels dispositifs est compliquée car elle nécessite des perçages fins, longs et,serrés et la réalisation d'une soupape de non-retour par bille et siège de soupape. L'invention entend proposer un nouveau dispositif, dont la concep tion permet de l'utiliser comme raccord, soit à la sortie du distributeur, soit à l'entrée du vérin, et qui présente, contrairement aux autres dispositifs connus, une section maximale de passage équivalente sensiblement à la section nominale interne des tubes de 1 'installation, un encombrement équivalent à celui du raccord remplacé, une grande simplicité de fabrication en série, à un bas prix de revient et enfin la possibilité d'etre utilisé comme raccord au niveau du distributeur, dont l'utilité est indéniable lorsque -le réglage de la vitesse du vérin doit être fait alors qu'il est impossible d'atteindre ledit vérin. A cet effet, l'invention a pour objet un limiteur de débit unidirectionnel disposé dans un conduit de fluide gazeux, constitué par un premier élément pourvu de moyens pour sa fixation à l'une des parties dudit conduit et comportant un alésage central, fermé à l'une de ses extrémités, et par un second élément attelé de manière sensiblement orthogonale au premier élément susdit, pourvu de moyens pour sa fixation à l'autre partie du conduit et comportant un alésage central; lesdits alésages communiquent l'un avec l'autre en définissant un canal interne de raccordement, ledit canal comportant de manière connue en cll-.-mêse et en parallèle l'un par rapport à l'autre un limiteur de débit et un clapet de non-retour.Selon l'invention, la communication entre les alésages susdits est réalisée par une chambre annulaire, délimitée par le second élément autour du premier élément, dans laquelle débouche l'alésage du second élément et qui communique avec l'alésage du premier élément par-au moins deux séries d'orifices radiaux, ménagés dans ledit premier élément; le limiteur de débit susdit est constitué par un organe mobile dans l'alésage du premier élément et susceptible d'obturer au moins partiellement et de manière réglable le passage de l'air issu des orifices de l'une des séries susdites; enfin le clapet de nonretour est constitué par un organe souple, élastique et déformable, disposé annulairement en regard des orifices de la deuxième série susdite. Dans un mode de réalisation préférée de l'invention, le premierélément susdit étant destiné à être relié à un conduit récepteur, ledit organe élastique est une membrane en forme de jupe annulaire, disposé contre la paroi interne de l'alésage du premier élément. Dans une variante de ce mode de réalisation préféré, ledit premier élément étant destiné à être relié à un conduit d'alimentation, ladite membrane annulaire est disposée dans la chambre susdite contre la paroi externe dudit premier élément. L'invention sera mieux comprise, au cours de la description donnée ci-après, à titre d'exemple purement indicatif et non limitatif, qui permettra d'en dégager les avantages et les caractéristiques secondaires. Il sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels - les figures 2 et 3 illustrent le dispositif selon l'invention, monté respectivement à l'entrée d'un vérin et à la sortie d'un distributeur; - la figure 4 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention; - la figure 5 est une vue en coupe d'un second mode de réalisation du dispositif selon l'invention; - la figure 6 est la représentation d'une variante de la figure 5; - la figure 7 illustre une première variante de la figure 4; - la figure 8 illustre une seconde variante de réalisation de la figure 5. En se reportant tout d'abord à la figure 2, on voit un réducteur de débit 20 conforme à l'invention, implanté comme un raccord entre un orifice de raccordement d'air d'un vérin 21 et un tube 22, reliant cet orifice au distributeur. Comme on le verra plus loin, le réglage du débit d'air d'échappement et donc de la vitesse du vérin dans un sens est obtenu par exemple par un tournevis 23 c'est-à-dire de la même manière que le réglage de l'amortissement de ce vérin obtenu usuellement au moyen d'une Via de réglage 24. On notera, par ailleurs, que le tube 22 s'étend parallèlement à I'axe du vérin, permettant ainsi de réduire au minimum l'encombrement de l'installation. Sur la figure 3, on voit un réducteur de débit selon l'invention 30, implanté comme un raccord entre un orifice de sortie d'air d'un distributeur 31 et un tube 32 reliant cet orifice à un vérin non représenté. Comme cela sera décrit dans une partie de l'exposé ci-après, le réglage du débit d'air dtéchap- pement venant du vérin et donc le réglage de la vitesse du vérin dans un sens peut être réalisé par exemple au moyen d'un bouton moleté 33. Sur la figure 4, on a représenté un limiteur de débit tel que celui 20 de la figure 2, implanté dans l'orifice 21a d'un vérin 21. Ce limiteur de débit est constitué par un premier élément 201, pourvu à l'une de ses extrémités d'un embout fileté 201a et à l'autre extrémité d'une tête de manoeuvre 201b, par exemple un six pans. Cet élément comporte un alésage central 202 fermé à l'une de ses extrémités par un bouchon fileté 203 étanche à l'air au moyen d'un joint torique 204. Un deuxième élément 205 s'étend orthogonalement audit premier élément 201 et est pourvu, à l'une de ses extrémités, de moyens pour son raccordement, de manière connue en elle-même au conduit 22 issu d'un distributeur non représenté. Cet élément 205 comporte un alésage central 206 relié en permanence avec le conduit 22 susdit et détermine autour de I'élément 201 une chambre annulaire 207 rendue étanche par rapport à l'extérieur au moyen de joints 208 et 209 comprimés lors du vissage de l'élément 201 dans l'orifice 21a. ta communication entre les alésages 202 et 206 est assurée par l'intermédiaire de la chambre annulaire 207 qui est reliée à l'alésage 202 au moyen de deux séries d'orifices 210 et 211 ménagés sensiblement radialement dans l'élément 201. Le bouchon fileté 203 est susceptible d'être déplacé dans l'alésage 202 au moyen d'une fente de manoeuvre 212 accessible par l'extérieur du limiteur. On peut ainsi le placer en regard de la première série de trous 210 de manière à les obturer plus ou moins partiellement et ainsi à régler le débit du fluide qui les traverse. Un organe élastique 213 constitué par une membrane en forme de jupe s'étend en regard de la deuxième série d'orifices 211 à l'intérieur du corps 2C1 susdit. Elle est maintenue dans le corps 201 par sertissage de l'un de ses bords, l'autre étant libre. L'air issu du distributeur et alimentant l'une des chambres du vérin 21 par le conduit 22 se répartit dans la chambre annulaire 207 autour du corps 201 et passe dans l'alésage202 au moyen des orifices 211, en soulevant la jupe élastique 213, qui se met dans la position référencée 213a. te diamètre ou le nombre des orifices 211, la section de la chambre 207 sont tels qu'il n'y a aucune restriction de débit à leur niveau. L'alimentation du vérin 21 s'opère donc sans restriction de débit. En revanche, lorsque l'air est expulsé du vérin 21, lorsque le conduit 22 est, au niveau du distributeur non représenté, mis à l'échappement, il remplit l'alésage 202 et plaque la membrane 213 contre les orifices 211. L'air est donc ainsi contraint de regagner la chambre annulaire 207 par les orifices 210, qui partiellement obturés par le bouchon 203, constituent un limiteur de débit à cet air s'échappant du vérin 21. En réglant la position dudit bouchon par rapport aux orifices 210, on règle la valeur du limiteur de débit. En d'autres termes, une action sur ledit bouchon permet de régler la vitesse d'un vérin à double effet dans un sens de déplacement correspondant à la diminution de volume de la chambre de ce vérin raccordéeà l'orifice 21a. Il est à remarquer en regard de cette figure que le bouchon 203 peut être également manoeuvré par une clé hexagonale, susceptible de coopérer avec un logement hexagonal 212a ayant la même fonction que la fente 212. Enfin, le joint 204 constitue non seulement un élément d'étanchéité pour le bouchon 203 mais également un frein de ce dernier destiné à empêcher son déréglage. Sur la figure 5? on a représenté un deuxième mode de réalisation de l'invention correspondant au limiteur de débit 30 de la figure 3, c'est-à-dire monté entre un orifice de sortie 31a d'un distributeur 31 et un conduit 32 reliant le distributeur au vérin. Les éléments référencés 301 à 311 sur cette figure 5 correspondent aux éléments 201 à 211 de la figure 4. On notera sur cette figure que 1?élément de manoeuvre du bouchon 303 le long de l'alésage 302 est constitué par un bouton moleté semblable au bouton moleté 33 apparaissant sur la figure 3. Une membrane élastique 313, en forme de jupe, s'étend en regard des orifices 311 à l'extérieur du premier élément 301. Cette membrane annulaire est assujettie au premier élément 301 par élasticité au niveau de l'un de ses bords qui coopère avec une rainure de retenue 314 ménagée à l'extérieur dudit premier élément. On notera, à ce propos, et comme d'ailleurs en regard de la figure 4, que ladite membrane au voisinage de son bord libre est moins épaisse et donc plus facilement déformable qu'au voisinage de son bord attelé au premier élément 301. L'alimentation d'un vérin relié au tube 32 correspond à une sortie d'air du distributeur par son orifice 31a, qui remplit l'alésage 302 et passe dans la chambre annulaire 307 en traversant le premier élément 301 par les orifices 310, dans la mesure où ceux-ci sont découverts par le bouchon 303 et par les orifices 311, la pression de l'air créant une déformation de la jupe 313, qui prend une position telle que référencée en 313a. De même que pour la réalisation de la figure 4, le nombre et/ou la section des orifices 311, la section de la chambre annulaire 307, sont tels qu'il n'existe pas de restriction de section entre l'alésage 302 et l'alésage 306. La circulation de L'air allant de orifice 31a au tube 32 se fait donc sans limitation de débit. En revanche, l'air refoulé par le vérin attelé au conduit 32 et mis à l'échappement au niveau du distributeur 31 subit une limitation de son débit. En effet, au niveau de la chambre annulaire 307, la pression de l'air refoulé plaque la membrane 313 contre les orifices 311 et de ce fait contraint l'air à regagner l'alésage 302 par les orifices 310 bu tout au moins la partie de ceux découverts par le bouchon 303. On voit donc qu'en enfonçant plus ou moins ce bouchon, on n'obture plus ou moins lesdits orifices 310 et on limite plus ou moins le débit de retour de l'air s'échappant du vérin. On règle ainsi la vitesse du piston de ce vérin, par exemple à double effet, dans le sens du déplacement de ce piston créant une diminution de volume de la chambre reliée au conduit 32. I1 est à noter, en regard de cette figure 5, que le montage de la membrane annulaire 313 est très aisé . En effet, son élasticité assure son maintien sans qutil soit besoin de recourir à un sertissage ou un moyen de fixation quelconque sur l'élément 301. Enfin, on remarquera que le bouton moleté 33 possède une partie en retour 33a conformée après le montage du bouchon 303 dans l'alésage 302 susceptible de coopérer avec un petit épaulement 301c ménagé à la partie supérieure de l'élément 301, permettant ainsi de rendre ce bouchon imperdable. Les dispositifs3 décrits en regard des figures 4 et 5, constituent bien des limiteurs de débit unidirectionnels c'ést-à-dilre des limiteurs de débit pour le fluide refoulé d'une chambre d'un vérin. En effet, les membranes 213 et 313 constituent des soupapes de non-retour interdisant une communication directe à l'échappement pour le fluide gazeux issu du vérin. Ce dernier, de ce fait, est contraint de passer au travers des orifices 210 ou 310, qui en coopération avec le bouchon 203 ou 303,constitue un limiteur de débit à cette circulation de fluide. En revanche, le fluide gazeux allant vers le vérin ou sortant d'un distributeur ntest pas sujet à restriction de débit, car il passe au travers des orifices 211 ou 311 dans un sens, pour lequel les membranes 213 ou 313 sont inopérantes. La figure 6 est la représentation d'une variante de réalisation du dispositif selon la figure 5. On y retrouve d'ailleurs, avec les mêmes références, la plupart des éléments décrits en regard de la figure 5. La soupape de non-retour est, ici, constituée par un organe élastique 315 conformé en un anneau torique, se plaquant légèrement par élasticité sur les flancs inclinés d'une rainure 316 de section trapèzordale ménagée sur la face externe du premier élément 301 et du fond de laquelle sont issus les orifices radiaux 311 . On voit bien que le fluide issu de l'orifice 31a du distributeur 31 ne pouvant pas passer librement au travers des orifices 310, puisque ceux-ci sont partiellement obturés par le bouchon 303, exerce au travers des orifices 311 un effort radial sur 1'élément élastique torique 315, qui le distend en le repoussant de son siège.Dans cette déformation, il se dégage des passages entre ledit élément et les parois inclinées de la rainure 316, permettant au fluide de s'échapper librement de l'alésage 302 vers l'alésage 306 via la chambre annulaire 307. En revanche, le fluide issu du vérin et conduit dans le distributeur par la canalisation 32 emplit la chambre 307 et exerce un effort sur la surface de l'élément 315 externe à la rainure 316, qui se conjugue à l'élasticité naturelle dudit élément pour renforcer le contact de l'élément sur les paro-is inclinées de ladite rainure. Il y a donc obturation des orifices 311 et le fluide est contraint de gagner l'alésage 302 par les orifices 310 partiellement obturés. La figure 7 présente une variante de réalisation de la figure 4, dans laquelle on retrouve la plupart des éléments décrits en regard de cette figure avec les mêmes références. On notera cependant que le raccordement du tube 22 sur l'élément 205 est réalisé de manière connue en elle-même par un écrou serrant un tube emmanché sur un embout. En outre, le bouchon 203 comporte une extrémité 203a conformée en un pointeau, coopérant avec un siège 214 ménagé à l'intérieur de l'élément 201. La réduction de débit est ici assurée, non pas directement au droit des orifices 210,mais par une restriction de section variable de l'alésage 202 (siège 214 et pointeau 203a) disposé dans ltélément 201 entre la série dlori- fices 210 et la série d'orifices 211.Enfin, on notera sur cette figure 7 que le bouchon 203 est manoeuvrable par une tette moletée 212b et peut etre bloquée après réglage au moyen d'un contre-écrou 215, portant de manière intégrée un joint fileté 216 assurant l'étanchéité autour du bouchon203. Enfin la figure 8 illustre une autre variante de réalisation de la figure 5, dans laquelle on retrouve certains des éléments de cette figure 5, portant les mêmes références. On notera que le dispositf, selon cette figure, est destiné à être implanté dans un orifice fileté conique. De ce fait, le point de blocage de l'élément 301 par vissage de sa partie conique 30la dans un orifice conique 31a. correspondant, ménagé par exemple dans le corps d'un distributeur 31, est mal défini. Il n'est donc pas possible d'étancher la liaison 301, 305 par des joints plans comprimés tels que ceux 308 et 309 décrits en regard de la figure 5. L'étanchéité est alors obtenue par un joint torique 317 et par le bord épais 313b de la membrane souple et élastique 313. Un circlips3l8 monté sur l'élément 301 maintient en position le second élément 305 par rapport à l'élément 301, même si le blocage du dispositif dans l'orifice 31a ne conduit pas à un appui de ltélé- ment 305 sur le bord externe du distributeur 31. Les avantages du dispositif selon l'invention résident dans la sim plicité de sa conception. Celle-ci,en effet,autorise une fabrication simple, soit métallique, soit à partir d'injection de matière plastique conduisant à des réducteurs de débit unidirectionnels, dont l'encombrement n'est pas supérieur à ceux des raccords utilisés usuellement. On remarquera, en outre, que,en plus du montage qui s'opère de la même manière que le montage d'un raccord classique , le dispositif selon l'invention offre des possibilités de réglage qui sont également semblables aux possibilités de réglage qu'coffrent des dispositifs classiques tels que des vis d'amortissement ou des limiteurs de débit traditionnels. Ces dispositions sont avantageuses car elles s'inscrivent dans les habitudes des utilisateurs. Enfin, l'invention peut être utlisée sur des installations où l'échappement est collecté qui, actuellement, tendent à prendre le pas sur les installations à échappement libre. L'invention trouve une application intéressante dans le domaine de ls construction du matériel pneumatique. Elle n'est pas limitée à la description qui vient d'en être donnée mais coutre au contraire toutes les variantes qui pourraient lui être apportées sans sortir de son cadre ni de son esprit. REVENDICATIONS 1. Limiteur de débit unidirectionnel susceptible entre disposé dans un conduit de fluide gazeux, constitué par un premier élément pourvu de moyens pour sa fixation à l'une des parties du conduit et comportant un alésage central fermé à l'une de ses extrémités et par un second élément attelé de manière sensiblement orthogonale audit premier élément, pourvu de moyens pour sa fixation à l'autre partie du conduit et comportant un alésage central, lesdits alésages communiquant l'un avec l'autre définissant ainsi un canal interne de raccordement, ledit canal comportant de manière connue en elle-même et en parallèle l'un avec l'autre un limiteur de débit et un clapet de non-retour, caractérisé en ce que la communication entre les alésages susdits est réalisée par une chambre annulaire, délimitée par le second élément autour du premier élément, dans laquelle débouche l'alésage du second élément et qui communique avec l'alésage du premier élément par au moins deux séries d'orifices radiaux ménagés dans ledit premier élément, en ce que le limiteur de débit susdit est constitué par un organe mobile dans l'alésage du premier élément et susceptible d'obturer au moins partiellement de manière réglable le passage de l'air issu des orifices de l'une des séries susdites et en ce que le clapet de non-retour est constitué par un organe souple, élastique et -déformable, disposé annulairement en regard des orifices de la deuxième série susdite. 2. Limiteur de débit selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe élastique susdit est une membrane annulaire en forme de jupe 3. Limiteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier élément susdit étant relié à la partie du conduit, conduisant à un organe récepteur, la membrane annulaire susdite est disposée contre la paroi interne de 1' alésage du premier élément. 4. Limiteur selon. la revendication 2, caractérisé en ce que le premier élément susdit étant relié à la partie du conduit issu d'une source d'alimentation, la membrane annulaire susdite est disposée dans la chambre annulaire susdite contre la paroi. externe dudit premier élément. 5. Limiteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier élément susdit étant relié à la partie du conduit issu d'une source d'alimentation, l'organe élastique susdit est constitué par un élément torique reposant élastiquement sur les flancs d'une rainure trapèzoidale, ménagée de manière externe dans le premier élément susdit et du fond de laquelle sont issus les orifices radiaux de ladite seconde série-. 6. Limiteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe mobile de réglage du débit est constitué par une vis coopérant avec un filetage dont est pourvu l'alésage central du premier élément susdit et qui constitue le bouchon de llextrémité fermée de cet alésage. 7. Limiteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la vis susdite est susceptible d'obturer au moins partiellement, par son extrémité, les orifices de la première série susdite. 8. Limiteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la vis susdite est une vis pointeau susceptible de coopérer avec un bourrelet en saillie à l'interieur dudit alésage.