Brevet FR2338435A1 — publié le 19770812

La présente invention concerne un enssemble-pilote commandé électriquement destiné à autre monté sur des soupapes de circuit hydraulique, en particulier de machines-outils, pour limiter la pression et/ou le débit du fluide hydraulique. Ces soupapes comportent normalement un élément de commande mobile qui fait varier de manière appropriée la section transversale de orifice de sortie de la soupape. L'emplacement de cet élément de commande est fonction de la pression du fluide dans une chambre reliée au canal principal de la soupape. La pression dans cette chambre agit à la fois sur l'élément de commande et sur la tête conique d'un pointeau qui ferme un orifice faisant partie de l'ensemble-pilote de commande pour soupapes. On place en général autour de la tige de ce pointeau une bobine d'électro-aimant qui, en créant un champ magnétique, oblige la tette du pointeau à s'appliquer avec une certaine pres sion contre cet orifice.Ainsi, cette force due au champ magné tique et la force créée par la pression du fluide dans la cham bre agissent sur le pointeau en sens opposés. Par conséquent et suivant la valeur de la pression du fluide, le fluide provenant de ladite chambre s'écoule à travers l'orifice et sort alors jusqu'8 ce qu'un état d'équilibre dans lequel le pointeau referme l'orifice ou - si l'on préfère - aucun fluide ne s'écoule. Cet état d'équilibre définit une nouvelle valeur de la pression 1,du fluide dans ladite chambre et, par conséquent, une nouvelle position de l'élément de commande de la soupape. Cependant, un ensemble-pilote tel que celui décrit présente divers incon vénients. Premièrement, lorsque l'orifice est de petiteedimen- sions (environ 1 mm de diamètre), les petits fragments de tar tre ou corps étrangers, présents dans le système parviennent à cet orifice, en particulier au début du fonctionnement du cir cuit hydraulique, et le bloquent très facilement. I1 est alors nécessaire de démonter l'ensemble-pilote pour soupapes en reti rant les tuyaux de raccordement et en séparant la partie hydrau lique de cet ensemble-pilote de la partie électrique de commande dans le but de pouvoir accéder aux divers éléments de la partie hydraulique en vue de débarrasser cet orifice des corps Btran- gers. Ceci nécessite évidemment une série d'opérations fasti dieuses qui ont pour conséquence que le système reste inutili sable pendant un temps appréciable. Par ailleurs, pour que le pointeau ferme hermétiquement l'orifice, la tte de ce pointeau est meulé et l'orifice est ménagé dans un bossage qui est également meulé et ensuite mis en place sur le corps de l'ensemblepilote.Ceci conduit à une réalisation particulièrement coûteuse. Pour être plus certain que la tête du pointeau obture herméti- quement l'orifice, l'extrémité arrière de ce pointeau est logée dans l'élément qui lui transmet la force créée par le champ magnétique avec un certain Jeu de sorte que la tQte du pointeau peut se mettre en place dtelle-mame dans l'orifice, à la demande. Toutefois, ceci présente un autre inconvénient dans le cas de pressions de travail moyennes, étant donné que le Jet de fluide atteignant l'extrémité de la tate conique du pointeau lui fait exécuter des oscillations de faible amplitude qui produisent des vibrations gênantes dans les tuyaux du circuit hydraulique. Enfin, étant donné que le corps de l'ensemble- pilote est en fonte moulée, divers joints d'étanchéité doivent être utilisés pour que la porosité de la fonte moulée ne provoque pas de pertes de liquide. La présente invention a pour objet un ensemble pilote commandé électriquement pour soupapes de circuit hydraulique, qui ne présente pas les inconvénients sus-mentionnéss. Cet objet est atteint par un ensemble-pilote pour soupapes de circuit hydraulique dans lequel chacune desdites soupapes comporte un élément de commande agencé pour faire varier la section transversale d'un orifice de sortie de la soupape, la position de cet élément de commande étant fonction de la pression du fluide dans la soupape, la pression maximale admissible du fluide dans cette. soupape étant réglée par un signal électrique appliqué à len- semble-pilote, ledit ensemble-pilote comportant des moyens pour créer un champ magnétique à partir dudit signal électrique, la force engendrée par ce champ magnétique agissant sur de premiers moyens destinés à fermer un orifice, la pression du fluide dans ladite soupape agissant sur lesdits premiers moyens dans le sens opposé à celui de la force créée par le champ magnétique, cet ensemble étant caractérisé en ce que lesdits premiers moyens comprennent une sphère destinée à obturer 1'orifice, de manière que la pression dudit fluide agisse sur cette sphère par l'intermédiaire dudit orifice, et que la force créée par le champ magnétique agisse sur ladite sphère par 11 intermédiaire de seconds moyens pour obturer ledit orifice. Les figures du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue schématique d'une soupape comportant l'ensemble-pilote selon la présente invention. La figure 2 est une vue de côtd en coupe partielle de l'ensemble-pilote selon la présente invention. La figure 1 représente une soupape 1. Cette soupape 1 comporte un corps 2 qui contient un canal principal horizontal 3. Ce canal 3 forme dans sa partie médiane une chambre 4 dans laquelle un élément cylindrique 5 de commande est logé, la partie inférieure de cet élément pouvant fermer un orifice de communication entre la chambre 4 et un canal 6 de sortie. L'élé- ment 5 comporte une portion centrale 7 qui sert à guider le glissement axial de cet élément 5 dans une cavité cylindrique 8. Un alésage 11 qui relie la chambre 4 à la partie supérieure de la cavité 8 est ménagé dans la portion 7 servant à ce guidage. Un canal 12 part de la partie supérieure de la cavité 8 et communique avec un tube 13 de raccordement d'entrée d'un ensemble-pilote 14 réalise en conformité avec la présente invention. L'ensemble 14 comporte un canal de sortie 15 relie à un canal 16 du corps 1. Ce canal 16 communique avec un canal axial 17 traversant l'élément 5. Un autre canal 18 part également de la cavité 8 pour la relier à un autre ensemble-pilote (non représenté). Comme l'indique plus clairement la figure 2, ltensemble-pilote 14 comporte une partie avant 20 raccordée au circuit hydraulique et une partie arrière 21 dans laquelle est placé un électro-aimant (non représenté) alimenté par des fils électriques 22. La partie avant 20 comprend un organe extérieur creux 23 en fonte moulée dont une extrémité est fixée à la partie arrière 21 et l'autre extrémité est taraudée pour recevoir le tube de raccordement 13. Un capuchon cylindrique 25 est logé à l'intérieur de ce tube de raccordement 13. Un bord inférieur 26 de ce capuchon 25 dépasse vers ltextérieur et est placé dans un siège ménagé dans le tube 13. Le diamètre extérieur du capuchon 25 est légèrement inférieur au diamètre de l'alésage intérieur du tube de raccordement 13, pour réaliser ainsi une chambre annulaire 27. Le diamètre extérieur du capu- chon 25 peut être avantageusement inférieur de 1 mm au diamètre de l'alésage du tube 13, donnant ainsi à la chambre 27 une largeur de 0,5 mm. Le capuchon 25 comporte une chambre intérieure 28 reliée à la chambre annulaire 27 par deux trous 31 diamétralement opposés.Un bouchon 33 en cuivre avec deux trous traversants 34 est appliqué contre un gradin 32 dans le tube 13. Le diamètre des trous 34 est un peu supérieur à la largeur de la chambre annulaire 27 et peut être avantageusement de 1 mm. Un élément 35 avec un trou traversant axial 36 et une cavité inférieure 37 qui relie les trous 34 du bouchon 33 au trou 36 repose contre le cEté opposé du bouchon 33. L'élément 35 est alors placé contre un gradin 38 de l'organe 23 et un joint annulaire 39 est intercalé entre l'organe 23 et l'élément 35. L'élément 35 comporte à son autre extrémité une surface annulaire en saillie 41 qui crée une chambre 42 dans laquelle est logée une sphère 43 de diamètre à peu près égal à celui de la chambre 42. La sphère 43 est agencée pour obturer le trou 36. Des trous traversants 44 sont ménagés dans la surface annulaire 41.Une tige de poussée mobile 45 s'appuie contre la sphère 43 et est commandée par l'électro-aimant contenu dans la partie arrière 21. Un organe 46 forme un joint étanche avec la tige de poussée 45 à l'intérieur de l'organe 23. L'organe 46 forme deux chambres séparées 47 et 48 qui sont raccordées au canal de sortie 15 de l'ensemblepilote 14 par des trous taraudés respectifs 49 et 50. Le fonctionnement de l'ensemble-pilote selon la présente invention, quand il est utilisé pour une soupape de circuit hydraulique, est le suivant. On suppose qu'un fluide passe à travers le canal principal 3. Une limite de la pression de ce fluide peut être définie par l'ensemble-pilote 14. Ceci est réalisé en ajustant le courant alimentant l'électro-aimant dans la partie 21 de façon à produire la force nécessaire qui est transmise, par l'intermédiaire de la tige de poussée 45, à la sphère 46 > qui est alors soumise d une poussée de manière à obturer le trou 36.Si la pression du fluide dans le canal 3 dépasse cette pression de limitation, la pression à la partie supérieure de la cavité 8 augmente, cette pression est transmise par le canal 12 et parvient Jusqu'd l'ensemble-pilote 14. Cette nouvelle pression du fluide présente dans le tube de raccordement 13, dans la chambre annulaire 27, dans les trous 31 et dans la chambre 28 du capuchon 25, dans les trous 34 du bou chon 33, dans la cavité 37 et dans le trou 36 ménagé dans l'élé ment 35 crée-une force de sens opposé appliquée à la sphère 43 qui, quand elle dépasse la force appliquée par la tige de poussée 45, déplace ladite sphère 43 de façon que le fluide passe à travers les trous 44 dans la chambre 47 et à travers le trou 49 et les canaux 15 et 16, pour aboutir au canal de sortie 6.Ce passage du fluide conduit 9 une réduction de pression dans la partie supérieure de la cavité 8, qui permet à l'élément de commande 5 de se déplacer de bas en haut et augmente la quantité de fluide sortant par le canal 6 jusqu'à ce qu'une nouvelle position d'équilibre pour la valeur-limite de la pression soit atteinte. Dans cette nouvelle position d'équilibre, la sphère b6 est à nouveau poussée par la tige 45 de façon à fermer le trou 36. Le trou 50 décharge tout fluide présent dans la chambre 58 dans le canal 15, de façon à éviter toute fuite de fluide de la chambre 47 en direction de la chambre 48 et de cette dernière en direction de la partie arrière 21 contenant l'électro-aimant. Comme cela est évident d'après la description, l'ensemble-pilote selon la présente invention n'a pas les inconvénients des ensembles antérieurement connus. De ce point de vue, même s'il existe encore un trou d'étranglement (dans ce cas, le trou traversant 34 ménagé dans le bouchon 33) pour le fluide agissant sur l'élément commande par l'électro-aimant, ce trou 34, par opposition avec l'orifice analogue agissant en liaison avec la pointe du pointeau conique des ensembles connus, n'est plus susceptible de se bloquer car le fluide doit traverser la chambre annulaire 27 de largeur 0,5 mm avant de parvenir au trou 34, qui a un diamètre de 1 mm.Par conséquent, tout corps étranger ayant un diamètre supérieur à 0,5 mm est retenu dans la chambre 27, tandis que les corps étrangers de diamètre inférieur, beaucoup plus petits que le diamètre du trou 34, ne peuvent pas bloquer celui-ci. Par conséquent, m8me si des opérations périodiques de nettoyage sont nécessaires, ces opérations sont beaucoup plus simples que celles à effectuer dans le cas des ensembles connus. Il est nécessaire et suffisant de dévisser le tube de raccordement 13 et de retirer le capuchon 25, le bouchon 33 et l'élément 35 de l'organe 23 sans qu'il soit nécessaire de démonter la partie contenant ltélectro-aimant. Le coût de la construction de l'ensemble-pilote selon la présente invention est par ailleurs considérablement diminué, étant donné qu'il n'est plus nécessaire de meuler la tête conique du pointeau ou la surface de orifice d'intercommunication, puisque l'obturation est maintenant réalisée par la sphère 46 qui est facile à réaliser industriellement, alors que l'élément 35 peut être produit par des opérations de tournage simples. Par ailleurs, la sphère 43 se place dans une position d'obturation parfaite plus facilement que le pointeau conique. De plus, le fluide qui sort des trous 34 ménagés dans le bouchon 33 ne heurte pas directement la sphère 43, mais heurte tout d'abord la partie inférieure de élément 35 dans la cavité 37, 7 empêchant ainsi tout amorçage de vibrations de la sphère 43. Enfin, il n'est plus nécessaire de mettre en place des joints d'étanchéité pour le fluide sous pression, étant donné que le bouchon en cuivre 33 constitue un obturateur hermétique vis-d-vis du tube de raccordement 13 dans la région du gradin 32 et vis-à-vis de l'élément 35. De cette manière, le fluide sous pression, c'est-à-dire Jusqu'à ce qu'il atteigne la sphère 43, ne peut pas venir en contact avec l'organe 33 en fonte moulée et, par conséquent, ne peut donner naissance à des fuites. I1 va de soi que des modifications peuvent Autre apportées aux modes de réalisation qui viennent autre décrits, notamment pas substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1.- Ensemble-pilote pour soupapes de circuit hydraulique, chacune desdites soupapes comportant un élément de commande agencé pour varier la section transversale d'un orifice de sortie de la soupape, la position de cet élément de commande étant fonction de la pression du fluide dans la soupape, la pression maximale admissible du fluide dans cette soupape étant rdglée par un signal électrique appliqué à cet ensemble-pilote, ledit ensemble-pilote comportant des moyens pour créer un champ magnétique à partir dudit signal électrique, la force créée par ce champ magnétique agissant sur de premiers moyens destinés à fermer un orifice, la pression du fluide dans ladite soupape agissant sur lesdits premiers moyens dans le sens opposé à celui de la force créée par ledit champ magnétique, cet ensemble étant caractérisé en ce que lesdits premiers moyens comprennent une sphère destinée à obturer ledit orifice, de manière que la pression dudit fluide agisse sur cette sphère par l'intermédiaire dudit orifice, et que la force créée par ledit champ magnétique agisse sur cette sphère par l'intermédiaire de seconds moyens pour obturer ledit orifice. 2.- Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens comprennent une tige de poussée agissant sur la sphère, cette tige de poussée étant soumise à la force créée par ledit champ magnétique. 3.- Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit orifice est formé par un trou traversant ménagé dans un premier organe, ledit premier organe comprenant aussi une portion de paroi destinée à guider ladite sphère. 4.- Ensemble selon la revendication 3 > caractérisé en ce que le fluide est amené de ladite soupape au trou traversant du premier organe par l'intermédiaire d'une chambre annulaire et d'au moins un trou traversant ménagé dans un second organe, le diamètre de chaque trou traversant ménagé dans ledit second organe étant suffisamment petit pour créer un erfet d'étranglement, et suffisamment supérieur à la largeur de ladite chambre annulaire. 5.- Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que le diamètre de chaque trou traversant ménagé dans le second organe est de 1 mm et la largeur de la chambre annulaire est de 0,5 mmO 6.- Ensemble selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le second organe est un bouchon de section circulaire. 7.- Ensemble selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la section transversale de chaque trou traversant ménagé dans le second organe ne peut pas être superposée à la section transversale du trou traversant ménagé dans le premier organe, et en ce qu'une chambre de communication existe entre les trous traversants ménagés dans lesdits premier et second organes. 8.- Ensemble selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que ladite chambre annulaire est créée par un capuchon creux de forme à peu près cylindrique intercalé dans un tube de raccordement, le diamètre extérieur de ce capuchon étant inférieur au diamètre intérieur dudit tube de raccordement, au moins un trou traversant reliant la chambre annulaire à l'intérieur de ce capuchon étant ménagé dans la paroi latérale dudit capuchon, et l'intérieur dudit capuchon étant raccordé à chaque trou traversant ménagé dans ledit second organe. 9.- Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que le tube de raccordement est fileté extérieurement et est vissé dans un organe extérieur de ltensemble-pilote, ledit organe extérieur logeant aussi lesdits premier et second organes, ledit second organe formant un joint étanche entre le premier organe et le tube de raccordement. 10.- Ensemble selon la revendication 9, dans lequel l'organe extérieur est en fonte moulée, caractérisé en ce que le second organe est en cuivre et en ce que le premier organe et le tube de raccordement sont en fer. 11.- Ensemble selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que le capuchon, les premier et second organes et la sphère peuvent être retirés de l'organe extérieur en dévissant le tube de raccordement de l'organe extérieur.