Brevet FR2341765A1 — publié le 19770916

La présente invention concerne un procédé et un appareil pour la production et le réglage d'impulsions de pression, par exemple pour l'entraînement de pistons moteurs et machines, dispositifs d' essais etc., dans tous les cas où des vibrations sont plus ou moins nécessaires. On sait faire vibrer un piston moteur, par exemple déplacé dans un cylindre par un agent sous pression commandé par une vanne directionnelle, à l'aide d'un vibrateur spécial qui engendre des vibrations et est relié extérieurement au piston ; ainsi, le déplacement et les vibrations sont engendrés séparément, ce qui exige une structure spéciale.On sait aussi déplacer un cylindre moteur en le faisant vibrer par réglage différentiel de divers débits d'huile ; cette méthode a pour inconvénient que le réglage provoque des pertes d'énergie et rend imprécise la pression des impulsions, qui varie notamment avec le débit , la pression, la viscosité et la température du fluide, de sorte qu'on ne peut obtenir, par exemple pour mouvoir un piston, des impulsions rigoureusement reproductibles, qu'il est également impossible de régler exactement les impulsions pour obtenir les meilleures conditions de travail avec une puissance de sortie optimale et qu'il devient aussi difficile de régler et de gouverner l'effet moteur pour que le rendement soit optimum. L'invention a pour but d'obtenir, au moyen d'une structure simple, des impulsions sous une pression quelconque,variable et reproductible, de façon qu'avec une pression d'admission par exemple constante, on puisse faire varier sans palier la grandeur ou la distribution dans le temps de la pression de sortie. Ainsi, un même appareil peut jouer le double rôle de vanne directionnelle et de vibrateur. En conséquence, l'invention vise un procédé et un appareil nouveaux et inconnus grâce auxquels on puisse faire varier sans palier la pression d'un agent d'admission pour lui conférer une distribution quelconque, reproductible, ce qui permet de faire varier aussi sans palier la ou les pressions de sortie pour passer d'une grandeur unique constante à une grandeur pulsée, et réciproquement. On atteint ce but par un procédé pour la production et le réglage d'impulsions de pression suivant lequel l'agent comprimé, par exemple par une pompe, traverse une commande comportant une enveloppe et un organe de commande 1 qui se déplace dans cette enveloppe pour assurer (a) d'une part, pendant la rotation de l'organe de commande 1, une communication seulement intermittente avec une sortie d'impulsions A,B ou C etc., et (b) d'autre part, une communication continue, partielle ou totale, avec au moins une lumière de sortie A,B ou C etc. Ainsi, l'agent sous pression est commandé comme avec un tiroir classique et, d'autre part, il y a passage sans palier au régime pulsé. Bien entendu, les lumières de sortie ne doivent pas être jux taposées comme dans les tiroirs classiques. La solution selon l'invention assure un autre résultat : on peut obtenir tout type de distribution de pression, pratiquement sans perte d'énergie et quels que soient le débit, la viscosité et/ ou la température de l'agent sous pression. On comprendra mieux l'invention et ses avantages d'après la description qu'on va maintenant donner de realisations préférées, illustrées schématiquement par les dessins annexés, sur lesquels la figure la représente un tiroir classique à sortie résistant à la pression la figure lb représente un tiroir classique selon une variante, raccourci, à sortie résistant seulement à une pression faible les figures lc à 1k sont des représentations symboliques de tiroirs classiques ;; les figures 2a à 2d représentent des réalisations selon l'invention d'obturateurs à monter dans des corps de tiroir tels que celui représenté sur la figure lb la figure 2ereprésente symboliquement, à titre d'exemple, un tiroir à obturateur selon la figure 2a la figure 2f représente symboliquement un tiroir selon la figure 2e, mais comportant des positions intermédiaires indiquées schématiquement la figure 2g représente symboliquement un tiroir selon la figure 2f, mais avec représentation schématique de voies de communication différentes ;; la figure 2h représente symboliquement un tiroir à obturateur selon les figures 2b et 2c, mais sans positon intermédiaire la figure 2i représente symboliquement un tiroir selon la figure 2h, mais à une seule position extrême la figure 3 illustre la transition de l'émission d'impulsions par la lumière A (figure 3a) à l'émission d'impulsions par l'autre lumière B (figure 3e) avec divers stades intermédiaires (figures 3b-3d) la figure 4 illustre la même transition que la figure 3,mais avec chevauchement négatif, c'est-à-dire courts-circuits entre points de changement la figure 5 illustre encore la même transition que la figure 3, mais avec chevauchement de lissage destiné à arrondir les profils ou contours quelconques des impulsions la figure 6 illustre la même transition que la figure 3, mais pour des impulsions à contour quelconque et avec chevauchement positif la figure 7a représente à titre d'exemple un groupe d'entrainement de concasseur à production d'impulsions selon l'invention la figure 7b représente un groupe moteur de pompe hydraulique à production d'impulsions selon l'invention. Il est courant de faire entrainer des pistons, par exemple, par un liquide hydraulique tel qu'huile s'écoulant à peu près en continu, et la commande peut être assurée assez facilement par des tiroirs. Par exemple, un tiroir tel que représenté sur la figure lu comprend un obturateur glissant 1, un corps 4 présentant une entrée P et une sortie T et des lumières de commande, par exemple A et B, desservant le piston à mouvoir. Quandl'obturateur l se déplace axialement, ses tranches 10 établissent des communications P-A, B-T ou P-B, A-T. Les communications peuvent être différentes et elles peuvent être établies sans palier. L'agent sous pression déplacé par les faces d'extrémité de l'obturateur 1 peut être évacué d'une manière quelconque, par exemple par raccordement avec un conduit d'échappement relié à la sortie T ou, si les deux faces d'extrémité de l'obturateur ont des aires égales, par un canal de liaison traversant l'obturateur ou le corps de tiroir.Une fois démasquées par les tranches 10, les lu mières de commande A et B peuvent communiquer avec la sortie T soit directement, soit par un canal 11 traversant l'obturateur 1 ou le corps 4. Le tiroir (vanne de commande directionnelle) représenté sur la figure lb est plus court que celui représenté sur la figure la et sa sortie ne peut être sous pression. Toutefois, son principe de fonctionnement est le même ; il est symbolisé par la figure lc. I1 va sans dire qu'on peut adopter diverses variantes telles que sym bolisées, par exemple, par les figures ld à lh. I1 est bien entendu aussi qu'on peut prévoir des lumières plus ou moins nombreuses que les quatre lumières P,T,A,B, comme schématisé sur les figures li et lk. On peut donc prévoir, par exemple, des circuits en série. En conséquence, le tiroir montré sur la figure 1 est représentatif de toute la gamme de tiroirs classiques, assurant toute espèce de fonction. Par ailleurs,la figure 2 montre des obturateurs coulissants réalisés selon l'invention et destinés à être entrainés en rotation. Ces obturateurs ressemblent par leur aspect extérieur à ceux de tiroirs classiques, mais présentent des lumières de commande additionnelles 2, entre lesquelles l'étanchéité est assurée par des cloisons étanches 6. Les lumières 2 ne jouent pas le rôle de régularisation des gorges de tiroirs classiques mais permettent, au moins partiellement, un libre écoulement, sans effet de réglage. Elles établissent ainsi une liaison biaise avec les sorties d'impulsions A ou B. On peut prévoir en outre des gorges de régularisation classiques des tinées, par exemple, à arrondir le contour théorique des impulsions (rectangulaire dans les exemples illustrés par les figures 3 et 4) comme schématisé sur les figures 5 et 6. Si l'obturateur 1 selon la figure 2a ou 2b tourne dans le corps de tiroir 4 en se déplaçant, par exemple, vers la gauche, il offre à la lumière A, par ses lumières de commande, des liaisons biaises plus longues avec la lumière de sortie T ce qui, selon la vitesse de rotation de l'obturateur 1, prolonge les durées d'impulsions. Si les tranches 10 franchissent les lumières A ou B, il existe une communication continue P-A et/ou B-T, de sorte que le tiroir joue bien le rôle classique. On peut donner aux tranches 10 des contours divers, par exemple tels que schématisés sur les figures 2a à 2d (sans biais pour cette dernière), afin de simplifier l'intérieur de l'obturateur. La figure 2e est une représentation symbolique d'un tiroir qui assure une coupure en position médiane (comme celui représenté sur la figure lc) et la production d'impulsions dans ses positions intermédiaires droite et gauche, tandis que, dans ses positions extrêmes droite et gauche il agit en simple tiroir, mais à obturateur rotatif. Ici, le fonctionnement sans palier n'est pas indiqué. Ce mode de fonctionnement est 'réalisé dans le tiroir symbolisé sur la figure 2f. Par contre, pour ce dernier, le réglage d'impulsions sans palier n'est pas indiqué. Ce réglage est réalisé sur la figure 2g, sur laquelle la droite inclinée sur l'horizontale symbolise la liaison biaise établie pour la durée d'impulsion correspondante. I1 va de soi qu'on peut,sans palier, modifier la fonction du tiroir et changer de liaison biaise. On peut adopter sans limitation tout type symbolique de tiroir mais, bien entendu, l'obturateur ne doit passer pleinement dans des positions extrêmes et qu'on doit s'interdire d'utiliser pleinement deux positions extrêmes ou des positions intermédiaires. Après la position intermédiaire (figure 2h) de l'obturateur 1, on peut obtenir un effet pulsé à l'aide d' obturateurs selon la figure 2b. Bien entendu, la pure fonction de commande directionnelle ne peut apparaître que dans une seule position ou dans une seule position extrême comme schématisé sur la figure 2i. On conçoit aussi qu'on peut commander plus de deux écoulements, d'une manière dont l'exposé serait infiniment long : il suffit de se référer aux symboles connus. On conçoit enfin qu'on peut prévoir un chevauchement positif, neutre ou négatif pour régler des trains d' impulsions. La figure 3 illustre l'action d'un tiroir selon la figure 2h. Ici,la pression apparaît seulement, initialement, à la lumière d' impulsions A (figures 3a) puis, après un léger déplacement de l'obturateur, elle apparaît aussi à un degré faible à la lumière d'impulsions B (figure 3b) ; pour la position médiane d'un obturateur symétrique, elle apparaît également aux lumières A et B (figures 3c); après nouveau déplacement, elle devient prépondérante à la lumière B et, en seconde position extrême, elle apparaît seulement à la lumière B (figure 3e). Avec un chevauchement négatif, on obtient des impulsions telles que représentées sur la figure 4, correspondant,à celles représentées sur la figure 3 avec un chevauchement nul. Dans le cas de la figure 4 on peut obtenir une pression nulle parce qu'il existe des courtscircuits, c'est-à-dire que les lumières correspondantes ne sont pas hermétiquement séparées. En cas de chevauchement positif, une pressicn apparaît simultanément en A et en B. I1 va de soi qu'on peut prévoir dans les tranches 10 et lumières de commande 2 de l'obturateur de petites fentes ou analogues pour l'obtention d'effets de réglage précis, comme dans les tiroirs classiques. Dans ce cas, on obtient des variations de pression moins abruptes, comme représenté sur la figure 5. Au moyen de fentes de forme précise, on peut obtenir tout contour d'impulsions. Par chevauchement mixte et/ou réglage précis, et/ou par déphasage, on peut obtenir toute configuration d'impulsions. Dans le dernier cas, on peut ré-utiliser la pression de fluide, c'est-à-dire récupérer des énergies qui seraient autrement perdues du fait d'effets d'étranglement, de compression ou analogues, tels par exemple que ceux apparaissant pour des masses mues par vibration et animées d'énergie cinétique.Pour réaliser pratiquement la récupération d'énergie, on peut prévoir des capacités hydrauliques de stockage de fluide sous pression, situéesau niveau d'une au moins des lumières de l'obturateur. Grâce à l'invention, on peut opérer en boucle fermée, semiouverte ou totalement ouverte, de sorte qu'on peut annuler l'effet des pompages. La figure 7a représente un concasseur à groupe moteur selon l'invention, assurant la production et le réglage d'impulsions de pression. I1 est prévu des mâchoires fixe 33 et mobile 35 entre lesquelles arrive la matière à concasser. La mâchoire mobile 35 est, par exemple, articulée en 36 et est entraînée par la tige 32 d'un piston 30, travaillant dans un cylindre 31. Le piston 30 est mt par du fluide sous pression que arrive d'une source 25 et atteint la commande ou tiroir 13 par un conduit sous pression P. Le fluide sous pression atteint le cylindre à travers les lumières A ou B pour mouvoir le piston à va-et-vient, puis passe par un conduit de retour dans le réservoir d'huile. L'obturateur 1 du tiroir 13 est entraîné par un arbre 28, par l'intermédiaire d'une transmission quelconque. L'obturateur 1 est relié à la mâchoire 35 par toute espèce de raccordement, éventuellement par un dispositif d'entraînement relié à la mâchoire. Dans 1' exemple illustré par la figure 7a, le mouvement de translation de 1' obturateur 1 est assuré grâce à un limiteur de course 38, à un ressort 39 coiffé d'une coupelle 40 et à une tringle de raccordement 41. Le mode de fonctionnement du tiroir peut être celui symbolisé par la figure 2h. Dans le tiroir 13, l'obturateur 1 peut être initialement dans la position médiane symbolisée sur la figure 2h. Le piston 30 reçoit donc des impulsions de pression égales à droite et à gauche, par les lumières A et B.-Par conséquent, la mâchoire oscille aussi autour de sa position médiane, de même que le limiteur de course 38, de sorte que celui-ci ne touche pas la coupelle de ressort 40 du fait qu'il en est séparé par une distance axiale suffisante, correspondant à la course qu'il délimite. Initialement, le ressort 39 pourrait être inexistant. Les forces engendrées par le piston 30 sont juste suffisantes pour déplacer la mâchoire 35 pendant marche à vide du concasseur. Si de la matière à concasser 34 arrive entre les mâchoires 33 et 36, son concassage exige une certaine force supplémentaire dirigée vers la gauche, tandis que la force à exercer vers la droite pour faire reculer la mâchoire 35 demeure inchangée. En conséquence, il y a déficit de force à gauche de sorte que les mâchoires tendent à s'écarter l'une de l'autre et à ne concasser la matière que plus grossièrement ou pas du tout. Pour éviter ces effets, le limiteur de course 38 est conçu pour pouvoir se déplacer de part et d'autre de la position médiane. Quand les mâchoires s ouvrent (vers la droite dans l'exemple illustré), la face d'extrémité gauche du limiteur de course 38 rencontre la coupelle de ressort 40 qui, par l'intermédiaire de la tringle de liaison 41, imprime à l'obturateur 1 un déplacement correspondant vers la droite. En conséquence, des impulsions de pression plus fortes sont émises par la lumière B, de sorte que le piston 30 repousse la mâchoire mobile en position médiane. Ainsi, le déficit de force est couvert. I1 va de soi que, si besoin est, l'obturateur 1 peut passer en position extrême, ce qui permet l'application d'une pression constante pendant un temps plus long. Les courses de retour du piston 30 sont alors provoquées par des impulsions plus courtes, c'est-à-dire que la course du concasseur devientplus courte. On conçoit qu'on peut utiliser la variation de course et/ou de pression pour régler la vitesse de rotation de l'obturateur 1. Si cette vitesse de rotation diminue, on peut adopter la même durée d'impulsion pour la course du retour, comme pour la marche à vide. Toutefois, un ralentissement de la rotation de l'obturateur a pour effet de réduire la fréquence d'impulsions. Ainsi, il rentre dans le cadre de l'invention d'utiliser la réduction de la course d' une mâchoire, ou d'un organe accouplé à une mâchoire, pour régler le débit, par exemple en modifiant l'inclinaison du plateau oscillant d'une pompe. Quand la matière à concasser a franchi ses mâchoires, le concasseur marche à vide. Alors, les impulsions plus fortes émises par la lumière B tendent à déplacer la mâchoire mobile 35 vers la gauche, et ainsi à fermer les mâchoires. Dans ce cas, c'est la face d' extrémité droite du limiteur de course 38 qui rencontre la coupelle de ressort 40 ce qui, par l'intermédiaire de la tringle 41,déplace l'obturateur 1 vers la gauche. Là encore, le ressort 39 peut être absent. En conséquence, la durée et la grandeur des impulsions émises par la lumière A sont réduites. La mâchoire mobile 35 est à nouveau ramenée en position médiane. Dans ce cas aussi, on peut bien entendu rajuster en conséquence la vitesse de rotation de l'obtura teur de manière à conserver à l'amplitude et/ou à la fréquence les valeurs souhaitées. Bien entendu, on peut stabiliser la mâchoire mobile 35 en position médiane. On peut par exemple obtenir ce résultat comme illustré par la figure 7a en utilisant comme dispositif d'ajustement le limiteur de course 38 et/ou un autre organe, subissant sur une face une force telle que celle engendre par un ressort 39 et, sur 1' autre face,une force antagoniste exercée par du fluide sous pression, prélevé par exemple à la lumière P et/ou à l'une des lumières d' impulsions A,B, C etc., ce qui permet aussi de réduire la pression, par exemple par étranglement en 22 et 37. Le groupe moteur pour concasseur décrit permet une commande proportionnelle. Bien entendu, on peut aussi opérer en commande proportionnelle intégrale ou proportionnelle intégrale dérivée. A cette fin, on fait aboutir un conduit de commande 21, qui peut être aussi alimenté par une lumière d'impulsions A,B, C etc., dans la chambre gauche du limiteur de course 38 et l'on peut placer le ressort 39 à droite de la coupelle 40. On conçoit que des concasseurs des types différents peuvent être entraînés de manière correspondante par des dispositifs selon l'invention. Par exemple, la mâchoire 35 peut pivoter autour d'une articulation située non à son sommet, mais près de sa base. On peut aussi faire décrire aux deux mâchoires des mouvements parallèles ou angulaires. On peut faire agir successivement plusieurs pistons. Le principe de l'invention demeure applicable et sans qu'il soit nécessaire, tant s'en faut, que le circuit de commande soit fermé. La figure 7b représente à titre d'exemple un groupe moteur de presse hydraulique. Dans ce cas, il est souhaitable, pour gagner du temps, que la course d'approche initiale soit aussi rapide que possible. Ensuite, la course active de compression, compactage ou frittage peut être pulsée. Ainsi, on obtient une vitesse maximale en évitant les pertes d'énergie. La presse comprend un bâti 42 dans lequel sont montés un cylindre 31,un piston presseur 30 et une aire de compression 43. En 1' absence de pression,l'obturateur 1 repose en bas du corps de tiroir, sous l'action de la pesanteur et du ressort 39. En conséquence, il y a communication directe entre la source de pression 25, le conduit sous pression P,la sortie d'impulsions B et la face supérieure du piston 30. Si du fluide sous pression arrive de la source 25, le piston 30 se déplace rapidement vers l'extérieur. Lorsqu'il touche la matière à presser, il rencontre une résistance plus forte que pendant la course rapide à vide. I1 en résulte l'apparition, dans le conduit 44 et sur la face inférieure de l'obturateur 1, d'une pression agissant à l'encontre du ressort 39. En conséquence, l'obturateur est repoussé vers le haut.Ainsi, des vibrations se communiquent au piston presseur 30, ce qui accélère le travail ou exige moins d'énergie que quand la pression opératoire est constante. On peut assurer la remontée du piston 30 à l'aide de dispositifs et moyens connus, par exemple par changement de position d'une vanne 45. On conçoit qu'on peut assurer le déplacement de l'obturateur 1 par tous moyens et sans palier, par exemple au moyen d'une pression différentielle établie entre la lumière P et le conduit de sortie T ou 23 et au moyen d'étranglements réglables 22,37. La pression à régler peut être prélevée sur la lumière B à travers un conduit B' et l'un ou l'autre de deux robinets de réglage 22,37'. On peut encore mesurer l'amplitude, la force ou la vitesse du déplacement du piston presseur 30, ou d'un organe actif entraîné par ce piston ou subissant son action. I1 existe encore de nombreuses possiblités pour l'application de l'invention en circuit de commande tant ouvert que fermé par des moyens techniques connus. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la production et le réglage d'impulsions de pression destinées, par exemple, à entraîner des pistons ou machines ou à opérer des essais, suivant lequel un fluide mis sous pression, par exemple par une pompe, traverse une commande à tiroir mobile en rotation et axialement, caractérisé en ce qu'une arrivée constante dudit fluide est transformée sans palier en une arrivée intermittente, à débit plein ou partiel, et réciproquement. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que des voies d'écoulement faisant communiquer au moins une entrée et au moins une sortie ne sont démasquées que partiellement. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le déplacement du tiroir, contrôlé ou non, est influencé par le fluide commandé. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le déplacement du tiroir est commandé par le fuide arrivant. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le déplacement du tiroir est commandé par le fluide franchissant une lumière de sortie (A,B,C etc.). 6. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le déplacement est commandé par le fluide tranversant le conduit de retour de la commande. 7. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le déplacement du tiroir est gouverné et/ou commandé par la pièce entraînée, partiellement ou totalement, par les impulsions. 8. Procédé selon la revendication 1 ou 2,caractérisé en ce que le déplacement du tiroir est çuverne et/ou commandé par l'organe entraîné par les impulsions ou par un organe mû par ce dernier. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le déplacement du tiroir est mesuré et comparé à la position de l'organe commandé. 10. Procédé selon l'une des revendicationsl à 9, caractérisé en ce que la vitesse (de rotation) du tiroir est réglée d'après la pression du fluide arrivant ou sortant. 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la vitesse (de rotation) du tiroir est réglée d'après la pièce entraînée ou une pièce entraînée indirectement. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la vitesse (de rotation) du tiroir est réglée d'après la position de la pièce entraînée ou une pièce entraînée indirectement. 13. Procédé selon l'unedes revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le débit de fluide est réglé d'après ladite pression de fluide. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le débit de fluide est réglé d'après la force dont est animé l'organe entraîné par les pulsations ou un organe mû par ce dernier. 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le débit est réglé d'après la course décrite par l'organe pulsé ou un organe mû par ce dernier. 16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en:ce qu'à la pulsation se superpose une pression constante. 17. Appareil pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que le ou les tiroirs présentent au moins deux fentes de largeurs différentes. 18. Appareil pour la mise en'oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 16-, caractérisé en ce que le tiroir présente sur son pourtour une voie de libre écoulement, comme un tiroir non rotatif. 19. Appareil pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que le tiroir présente au moins deux fentes de largeur constante. 20. Appareil pour la mise en,beuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que le tiroir subit l'action d'une force et/ou pression extérieure.