Brevet FR2343281A1 — 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 l ci-annexé. Sur ce schéma, on voit une source de fluide sous pression 1 susceptible d'btre mise en communication sélective par l'intermédiaire d'un distributeur 2 à quate voies et à deux positions avec un conduit 3 et un conduit 4 d'alimentation respective des chambres 5 et 6 d'un vérin 7 à double effet. Il est connu, pour régler la vitesse du piston 8 de ce vérin dans l'un quelconque des sens A ou B de son déplacement, d'agir sur l'échappement de la chambre appropriée.C'est ainsi que -d#ns le sens A, Qu réglera la vitesse en agissant sur un limiteur de débit réglable 9 disposé en parallèle sur le conduit 3 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#limitnur-.de##débît 11 disposé en parallèle sur le conduit 4 aux bornes d'un clapet de non-retour 12. On voit bien que ces disposi tifs +, le;> - tl2- permettent un passage libre du fluide sous pression issu de la source 1, en direction de l'une des chambres 5 et 6, t'out en limitant simultanément le dPbitla'dchappement -dé- L contait des dispositifs assurant ces deux fonctions. Ceux-ci se placent insérés sur les conduits 3 et 4 entre le distributeur 2 et le vérin. Les inconvénients de ces dispositifs connus résident dans d'une part le fait qu'ils sont encombrants et d'autre part le fait que, pour une installation simple telle que celle 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 de réaliser des ensembles de plus en plus compacts. Ces dispositifs sont donc devenus prohibitifs. Pour obtenir une solution au problème du réglage de la vitesse de déplacement du piston 8, il est connu de disposer des limiteurs de débit réglables aux sorties d'échappement 13 et 14 du-distributeur 2. Cette solution ne peut plus actuellement être pratiquée car la tendance actuelle et certaines normes imposent de collecter l'échappement dans un conduit de retour commun. Enfin, 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 que leur encombrement est très supérieur à celui du raccord normal remplacé Par ailleurs, leur conception 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 r-apport à la vitesse que l'on serait en droit d'attendre. 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. La présente invention entend proposer un nouveau dispositif dont la conception permet de l'utiliser avantageusement comme raccord à l'entrée d'un vérin et qui présente, contrairement aux autres dispositifs connus, une section maximale de passage équivalente sensiblement à la section na.linale interne des tubes de l'installation, un encombrement équivalent à celui du raccord remplacé, et enfin une grande simplicité de fabrication en série à bas prix de revient. A cet effet, l'invention a pour objet un limiteur de débit unidirectionnel susceptible d'être disposé au raccordement d'un conduit de fluide gazeux sous pression et d'un organe récepteur de ce fluide, autorisant le passage libre du fluide en direction de l'organe récepteur, constitué par un premier élément, équipé à l'une de ses extrémités de moyens pour sa fixation sur l'organe récepteur et pourvu d'un alésage central fermé à sen extrémité opposée audit moyen de fixation, par un second élément sensiblement orthogonal et attelé de manière étanche audit premier élément, équipé à l'une de ses extrémités de moyens pour son raccordement audit conduit et pourvu d'un alésage central la communication entre les alésages des premier et second élément étant réalisée par des canaux internes en parallèle l'un par rapport à l'autre et équipés respectivement d'un limiteur de débit et d'un clapet de non-retour. Selon l'invention, le second élément détermine avec le premier #élément deux enceintes étanches l'une par rapport à l'autre.Chacune de ces enceintes communique avec l'alésage du premier élément et le premier des canaux susdits est constitué par une chambre annulaire ménagée dans le second élément autour de son alésage central, communiquant d'une part avec ledit alésage une première série d'orifices radiaux et, d'autre part avec la première des enceintes susdites par une fenêtre tandis que le second canal est constitué par l'alésage central du second élément débouchant dans la seconde enceinte.Le premier canal est équipé du clapet de non-retour susdit, constitué par un obturateur élastique déformable disposé sur la paroi interne de ladite chambre annulaire en regard de la première série d'orifices, alors que le second canal est équipé du limiteur de débit susdit, constitué par un organe mobile dans l'alésage du premier élément et susceptible d'obturer, au moins partiellement et de manière réglable, la communication entre la seconde enceinte et l'alésage central assurée par une seconde série d'orifices radiaux ménagés dans le premier élément. L'invention sera mieux comprise au cours de la description donnée ciaprès, 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 - la figure 2 illustre le montage du dispositif selon l'invention à l'entrée d'un vérin; - la figure 3 est une vue en coupe d'un mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 4 est une vue en coupe IV,IV de la figure 3; - les figures 5 et 6 sont des vues de deux variantes de la réalisation de la figure 4; - la figure 7 illustre une variante de réalisation du dispositif selon l'invention, en ce qui concerne le limiteur de débit; - la figure 8 illustre une autre variante de réalisation du dispositf selon l'invention, adapté au montage sur un orifice fileté conique. En se reportant teut 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 obtenue 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 vis de réglage 24. On notera, par ailleurs, que le tube 22 s'étend parallèlement à l'axe du vérin, permettant ainsi de réduire au minimum l'encombrement de l'installation. La figure 3 illustre un limiteur de débit selon l'invention 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 50, #pourvu à l'une de ses extrémités d'un embout fileté 50a et à 1 autre extrémité d'une tête de manoeuvre 50b, par exemple un six pans. Cet élément comporte un alésage central 51 fermé à l'une de ses extrémités par un bouchon fileté 52 étanche à l'air au moyen d'un joint torique 53. Un deuxième élément 54 s'étendant orthogonalement au premier élément 50, est pourvu à l'une deses extrémités de moyens pour son raccordement, de manière connue en ellemême, au conduit 22 issu d'un distributeur non représenté. Cet élément 54 comporte un alésage central 55 relié en permanence avec ledit conduit 22. En outre il détermine autour de l'élément 50 deux enceintes 56 et 57 ici annulaires étanches entre elles par l'intermédiaire d'un joint torique 58 et communiquant toutes deux avec l'alésage central 51. La communication des deux alésages 51 et 55 s'opère par des canaux, disposés en parallèle l'un par rapport à l'autre. Le premier canal est constitué par une première série d'orifices 59, issus de l'alésage 55 et débouchant dans une chambre annulaire 60, ménagéedans l'élément 54 autour dudit alésage. Cette chambre 60 communique avec la première enceinte 56 par une fenêtre 61 ménagée dans l'élément 54 en regard de ladite enceinte 56. Cette der nière communique avec l'alésage 51 par une seconde série d'orifices radiaux 62, ménagés dans l'élément 50.Le second des canaux susdits est constitué par l'alésage 55, lui-même communiquant directement avec la seconde enceinte 57 elle-même en communication avec l'alésage 51 par l'intermédiaire d'une troisième série d' orifices radiaux 63. Le premier des canaux susdits (59, 60, 61, 56, 62) est équipé d'un clapet de non-retour. Celui-ci est constitué par un obturateur élastique 64 déformable, disposé contre la paroi interne de la chambre annulaire 60, en regard des orifices 59. Le second canal (55, 57, 63) est équipé d'un limiteur de débit qui est, en fait, constitué par le bouchon 52, susceptible d'être déplacé dans l'alésage 51 au moyen, soit d'une fente de manoeuvre 65, soit d'un logement hexagonal 66 accessibles par l'extérieur du limiteur de débit par l'intermédiaire d'un tournevis coopérant avec la fente 65 ou d'une clé hexagonale coopérant avec le logement 66. On peut ainsi placer ledit bouchon en regard de la seconde série d'orifices 63, de manière à les obturer plus ou moins partiellement, et ainsi à régler le débit de fluide qui les traverse. L'air issu d'un distributeur et alimentant l'une des chambres du vérin 21 par le conduit 22, emplit l'alésage 55 et l'enceinte 57 d'où il ne peut pratiquement pas s'écouler en direction de l'alésage 51 par les orifices 63, du fait de la présence du bouchon 52 obturant presque totalement ces orifices. De ce fait, l'air s'échappe du conduit 22 dans la chambre annulaire 60 par les orifices 59 en soulevant l'élément élastique 64, qui prend une position 64a dans laquelle les orifices 59 sont découverts.L'air emplit donc librement la chambre annulaire 60 et s'écoule également librement par la fenêtre 61 dans l'enceinte 56 pour rejoindre l'alésage 51 par les orifices 62 Le diamètre etfou le nouure des orifices 59 et 62, la section de L'enceinte 56 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, le conduit 22 étant par exemple mis à l'échappement au niveau du distributeur non représenté, il remplit l'alésage 51, l'enceinte 56 et par la fenêtre 61 la chambre 60. I.'ob- turateur 64 par son élasticité naturelle est revenue contre la paroi interne de ladite chambre 60 et l'air remplissant cette chambre plaque l'obturateur contre les orifices 59, interdisant de ce fait toute possibilité de retour de l'air par ce canal. L'air est donc ainsi contraint de regagner l'alésage 55 par les orifices 63, qui partiellement obturés par le bouchon 52, constituent une restriction à la section de passage de cet air, donc en limitent le débit. En réglant la position dudit bouchon par rapport aux orifices 63, on règle la valeur du limiteur de débit.En d'autres ternies, une action sur ledit bouchon permet de régier la vitesse d'un vérin à double effet dans le sens d'un déplacement correspondant à la diminution de volume de la chambre de ce vérin raccordée à l'orifice 21a. On notera en regard de cette figure que l'assemblage des premier et second élément 50 et 54 est rendu étanche par rapport à l'extérieur au moyen- de joints plans 67 et 68. Ces joints sont comprimés lors du vissage de l'élément 50 dans l'orifice 21a. Par ailleurs, la paroi interne de la chambre annulaire 60 est, pour des raisons de simplicité de fabrication, constituée par la paroi externe d'une douille 69 s'emboitant dans le second élément 54 et comportant les orifices 59 susdits. L'étanchéité de ladite chambre 60 est alors assurée par un joint torique 70 et par le talon 64b de l'obturateur élastique 64. On notera, par ailleurs, que l'élément 50 peut avantageusement comporter une partie 50c conformée par déformation après montage du bouchon 52, la#quelle partie constitue une butée rendant ledit bouchon imperdable La figure 4, qui est une coupe suivant la ligne IV,IV de la figure 3, montre la disposition de la fenêtre 61 par rapport à la chambre 60 et -lensemble du second élément 54. Sur la variante de réalisation de la figure 5, on retrouve certains des éléments des figures précédentes avec les mêmes références On remarquera cependant que le premier élément susdit est en deux parties 80 et 81. La première partie 80 porte le bouchon 52 et est équipée des orifices 63, la seconde partie84 est constituée, en fait, par un embout de fixation du limiteur de débit selon l'invention dans l'orifice fileté 21a du vérin 21. Cet -embout est évidé intérieurement de manière à constituer un passage pour le fluide gazeux semblable à 1' alésage 51 susdit, cet évidement étant sur au moins une partie de sa longueur polygonal, tel que référencé en 82 de manière à constituer des moyens de manoeuvre de l'embout en vue de sa coopération avec le filetage de l'orifice 21a. Il est à noter ainsi que la première enceinte susdite n'est plus annulaire comme l'enceinte 56 de la figure 4, mais s'étend en 83 entre les deux parties 80 et 81 du premier élément susdit et communique directement avec -l'évidement central 82 de l'embout 81. En outre, on remarquera que le second élément 54 est ici réalisé en matière plastique moulée. La fixation de la partie 80 du premier élément et de la douille 69 dans ce second élément est réalisée par l'intermédiaire de crampons ou ergots référencés 84. Ces crampons 84 assurent également l'étan- chéité des pièces qui sont attelées par leur intermédiaire. On voit donc que la seconde enceinte 57 est étanche par rapport à la première enceinte et que la chambre annulaire 60 est étanche, d'une part par rapport à l'enceinte 57 via l'alésage 55 et, d'autre part par rapport à l'extérieur. Enfin, l'étanchéité du dispositif par rapport à l'extérieur n'est plus assuréeici#que par le seul joint 67 serré contre l'élément 54 et le vérin 21 au moyen de l'embout 81. Le fonctionnement de cet appareil est identique à celui de la réalisation décrite en regard de la figure 4. Pour placer cet appareil sur le vérin 21, il faut bien entendu retirer au préalable le bouchon 52 afin de pouvoir introduire une clé de manoeuvre de l'embout 81 au travers de l'alésage de l'élément 80. Une teUeréalisation présente des avantages supplémentaires en ce sens que sa fabrication est particulièrement simple. En effet, la fixation par crampons des pièces dans le second élément 54 permet de supprimer des joints d'étanchéité et en outre de s'accommoder d'une fabrication moins précise que celle nécessitée par la présence des joints toriques d'étanchéité. Enfin, il n'est plus nécessaire de prévoir, entre l'alésage central du premier élément et la première enceinte susdite, la confection d'orifices de communication. La figure 6 représente une variante de réalisation du dispositif selon la figure 5 en ce qui concerne le clapet de non-retour. En effet, celui-ci est ici constitué par un organe élastique 90 conformé en un anneau torique se plaquant légèrement par élasticité sur les flancs inclinés d'une rainure 91 de section trapèzotdale ménagée sur la face externe de la douille 69 susdite au niveau de la chambre 60. Les orifices radiaux 59 débouchent alors dans le fond de cette rainure trapèzoidale. On voit bien que le fluide conduit par la canalisation 22 ne pouvant pas passer librement au travers des orifices 63, partiellement obturés par le bouchon 52, exerce au travers des orifices 59 un effort radial sur 1' dément élastique torique 90, qui le distend en le repoussant de son siège.De cette déformation, il se dégage des passages entre ledit élément et les parois inclinées de la rainure, permettant au fluide de s'échapper librement de l'alésage 55 vers l'évidement 82 de l'embout 81 via la chambre 6Q, la fenêtre 61 et l'enceinte 83. En revanche, le fluide issu du vérin emplit la chambre 60 et exerce un effort sur la surface de l'obturateur 90 externe à la rainure qui se conjugue à l'élasticité naturelle de cet obturateur pour renforcer son contact sur les parois inclinées de ladite rainure. il y a donc obturation des orifices 59 et le fluide est contraint de gagner l'alésage 55 par les orifices 63 partiellement obturés. La figure 7 illustre une variante de réalisation de la figure 3, 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 54 est réalisé,de manière connue en elle-même, par un écrou serrant un tube emmanché sur un embout. On notera que l'embout est ici constitué par une partie amaincie 69a de la douille 69. En outre, le bouchon 52 comporte une extrémité 52a conformée en un pointeau coopérant avec un siège 100, ménagé à l'intérieur de l'élément 50. La réduction de débit est ici assurée non pas directeaìent au droit des orifices 63 mais par une restriction de section variable de l'alésage 51 (siège 100 et pointeau 52a) disposé dans l'élément 50 entre la série d'orifices 63 et la série d'orifices62.Enfin, on notera sur cette figure 7 que le bouchon 52 est manoeuvrable par une tête moletée 101 et peut être bloqué après réglage au moyen d'un contre-écrou 102 portant de manière intégrée un joint fileté 103 assurant l'étanchéité autour du bouchon 52. Enfin, sur la figure 8, on retrouve certains des éléments de la figure 3 portant les mêmes références. On notera que le dispositif selon cette figure est destinée à être implanté dans un orifice filetéconique. De ce fait, le point de blocage de l'élément 50 par vissage de sa partie conique 50a dans un orifice conique 21a correspondant, ménagé par exemple dans le corps du vérin 21, est mal défini. Il n'est donc pas possible d'étancher la liaison du premier élément 50 avec le second élément 54 par des joints plans comprimés tels que ceux 67 et 68 décrits en regard de la figure 3. L'étanchéité est alors obtenue par deux joints toriques 110 et 111, disposés entre les éléments 50 et 54, au-dessus et en-dessous des enceintes 56 et 57.Un circlips 112 monté sur l'élément 50 maintient en position le second élément 54 par rapport à l'élément 50 même Si le blocage du dispositif dans l'orifice 21a ne conduit pas à un appui de l'élément 54 sur le bord externe du corps du vérin 21. Les avantages du dispositif selon l'invention tels que décrits en regard des figures ci-dessus tiennent à la simplicité de réalisation des fonctions limiteur. de débit et clapet de non-retour qu'il assure. On remarquera, en particulier, la simplicité du montage de l'obturateur élastique, qui est maintenu en place par son élasticité propre sur la douille 69, sansavoir recours à des moyens annexes de fixation. Cn notera, en outre, la fonction annexe de celle d' étanchéité du joint torique 53 disposé au niveau du boucho# 52, qui est de côna- tituer un frein pour ce bouchon évitant les déréglages intempestifs. Plus généralement, la conception du dispositif selon l'invention autorise une fabrication simple de ce dernier soit métallique par matriçage ou moulage, soit à partir de moulage 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 que, en plus du montage qui s'opère de la même manière que le montage d'un raccord classique, ce dispositif selon 11 invention offre des possibilités de réglage qui sont également sembhbles aux possibilités de réglage qu'offrent les 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 utilisée sur des installations ou 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 la construction de matériel pneumatique. Elle n'est pas limitée à la description, qui vient d'en être donnée mais couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient lui autre apportées sans sortir de son cadre ni de son esprit. REVENDICATIONS 1. Limiteur de débit unidirectionnel susceptible d'être disposé au raccordement d'un conduit de fluide gazeux sous pression et d'un organe récepteur de ce fluide, autorisant le passage libre du fluide en direction de l'organe récepteur, constitué par un premier élément équipé à l'une de ses extrémités de moyens pour sa fixation sur l'organe récepteur et pourvu d'un alésage central fermé à son extrémité opposée auxdits moyens de fixation, par un second élément sensiblement orthogonal et attelé de manière étanche audit premier élément équipé à l'une de ses extrémités de moyens pour son raccordement audit conduit et pourvu d'un alésage central, la communication entre les alésages des premier et second éléments étant réalisée par des canaux internes en parallèle l'un par rapport à l'autre et équipés respectivement d'un limiteur de débit et d'un clapet de nonretour, caractérisé en ce que le second élément détermine avec le premier élément deux enceintes étanches l'une par rapport à l'autre, chacune d'elle communiquant avec l'alésage du premier élément, le premier des canaux susdits étant constitué par une chambre annulaire ménagée dans le second élément autour de son alésage central communiquant, d'une part avec ledit alésage par une première série d' orifices radiaux et, d'autre part avec la première des enceintes susdites par une fenêtre, le second canal étant constitué par l'alésage central du second élément débouchant dans la seconde enceinte, en ce que le premier canal est équipé du clapet de non-retour susdit constitué par un obturateur élastique déformable disposé sur la paroi interne de ladite chambre annulaire en regard de la première série d'orifices et en ce que le second canal est équipé du limiteur de débit susdit constitué par un organe mobile dans l'alésage du premier élément et susceptible d'obturer au moins partiellement et de manière réglable la communication entre la seconde enceinte et l'alésage central assurée par une seconde série d' orifices radiaux ménagés dans le premier élément. 2. Limiteur de débit selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'obturateur est une membrane annulaire en forme de jupe maintenue élastiquement sur la paroi interne de la chambre. 3. Limiteur de débit selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe élastique susdit est constitué par un élément torique reposant élastiquement sur les flancs d'une rainure trapèzotdaîe ménagée sur la paroi interne de la chambre annulaire au fond de laquelle débouchent les orifices radiaux de ladite première série. 4. Limiteur de débit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier élément susdit est en une seule pièce et en ce que la première enceinte s'étend autour dudit premier élément et communique avec l'alésage central par une troisième série d'orifices radiaux. 5. Limiteur de débit selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier élément est en deux parties, l'une d'elle définissant avec le second élément la seconde enceinte susdite, l'autre partie étant constituée par un organe de raccordement du limiteur à l'organe récepteur. 6. Limiteur de débit selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite autre partie est un embout fileté prenant appui sur le second élément du limiteur et dont l'alésage interne est polygonal pour en constituer un moyen de manoeuvre. 7. Limiteur de débit 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 et qui constitue le bouchon de l'extrémité fermée de cet alésage. 8. Limiteur de débit selon la revendication 7, caractérisé en ce que la vis susdite est susceptible d'obturer par son extrémité, au moins partiellement, les orifices de la seconde série susdite. 9. Limiteur de débit selon la revendication 7, caractérisé en ce que la vis susdite est une vis pointeau susceptible de coopérer avec un siège en saillie à l'intérieur dudit alésage.