Brevet FR2371593A1 — publié le 19780616

L'invention a pour objet un distributeur directionnel a compensation de pression, commandé par un fluide sous pression c'est-a-dire hydrauliquement ou pneumatiquement, qui comprend quatre clapets anti-retour spéciaux a compensation de pression t deux de ces clapets sont affectés a une direction de déplacement du distributeur directionnel et les deux autres sont affectés la direction opposée du déplacement de telle sorte que, sur les clapets anti-retour a compensation de pression affectes d un mouvement dans une direction au moins l'un deux situé du cté de la ligne de retour au réservoir a un débit réglable. Le but principal du distributeur directionnel de l'invention est de produire une direction et une vitesse voulues de déplacement d'un ou de plusieurs vérins qui lui sont raccordés indépendamment de savoir si. la charge appliquée à ce ou a ces ve- rins a un effet positif ou negatif. Avec un clapet anti-retour habituel, du fluide sous pression lui parvient dans les deux cas et lorsque la charge a un effet négatif ceci se traduit par une perte de puissance. Un distributeur à clapets anti-retour conforme a l'invention n'a pas l'inconvénient de cette perte de puissance. Avec un clapet anti-retour habituel, une perte de puissance a lieu aussi lorsque la pression du fluide sous pression qui est envoyé au vérin a besoin d'être ajuste parce que le réglage se fait par étranglement du débit constant par ailleurs du fluide sous pression parvenant au clapet si bien qu'une fraction seulement parvient au vérin et que l'autre fraction emprunte un canal de circulation libre pour parvenir au réservoir. Cette fraction du fluide sous pression correspond à une perte pure et simple. Dans un distributeur directionnel conforme a l'invention il existe une ligne d'equilibrage de puissance grâce à laquelle peut être ajusté le volume nécessaire de fluide sous pression allant de la pompe de commande au vérin. Un distributeur directionnel conforme a l'invention est caractérisé principalement en ce que,dans les deux sens de circulation, le premier clapet anti-retour faisant partie des clapets a compensation de pression dans le même sens de circulation est agencé pour ouvrir une liaison entre un canal de liaison dans le sens de circulation en question vers une ligne aboutissant au réservoår,quand ce clapet est affecte par une pression de commande qui peut être appliquée à une de ses extrémités, cependant que l'autre clapet anti-retour est agencé similairement pour ouvrir une communication entre une ligne de fluide sous pression jusqu'a un canal de communication dans le sens de circulation en question,quand cet autre clapet est affecté par une pression de commande qui peut être appliquée à une de ses extrémités ; selon l'invention dans les deux sens de circulation du distributeur un clapet anti-retour est disposé entre la ligne du réservoir et un canal de communication dans le sens de circulation en question, ce clapet anti-retour permettant au fluide sous pression de circu lerdé la ligne'du réservoir au canal de liaison mais empêchant la circulation dans le sens opposé-cependant que, dans les deux sens de circulation du distributeur directionnel, un déplacement supplémentaire des tiroirs constituant les tiges des premiers clapets anti-retour à compensationde pression est prévu pour permettre de transférer une pression de commande à l'autre clapet anti-retour à compensation de pression dans le même sens de circulation ; dans les deux sens de circulation du distributeur directionnel de l'in Invention un déplacement supplémentaire ae l'autre clapet anti-retour t3 compensation de pression est prévu pour permettre une communication entre la ligne de fluide sous pression et une ligne d'equili- brage de puissance qui ajuste le débit du fluide sous pression traversant le distributeur directionnel pour parvenir à un vérin, en correspondance avec la charge de ce dernier. Pour mieux faire comprendre l'invention on donnera maintenant une description d'un exemple de réalisation.On se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un schéma montrant ur groupe de distributeurs directionnels composés de clapets anti-retour à commande hydraulique, raccord à une ligne de commande - la figure 2 est une vue en coupe d'un unique distributeur directionnel faisant partie du groupe de la figure i Un distributeur directionnel conforme à l'invention comprend, ainsi qu'on peut le voir sur la figure 1, deux unités fonctionnelles identiques qui autorisent, par exemple, les déplacements dans les deux sens du piston 51 d'un verin 48 a double effet, une unité étant affectée à un mouvement dans un sens et donc à une circulation du fluide dans un sens, et l'autre 4nltd au mouvement dans le sens opposé. La figure 2 illustre a -4truoture d'une unité fonctionnelle faisant partie d'un distributeur directionnel de l'invention. Une telle unité directionnelle comprend deux tiroirs 1 et 2 guidés dans des chemises.et qui ont un roule analogue mais élargi a celui de clapets anti-retour. Des espaces 7 et 8 sont prévus à l'une des extrémités, a l'extrémité gauche quand on regarde la figure, des tiroirs 1 et 2 et ces espaces sont réunis par des canaux 9 et 10 à une ligne aboutissant a un réservoir.Un espace 11 prévu a l'extrémité droite du tiroir 1, quand on regarde le-dessin, est agencé pour être raccordé à une ligne de commande sous pression. Un espace 12 prévu a l'extrémité droite du tiroir 2, quand on regarde le dessin, est raccordé par un canal de transfert 13 à un espace annulaire 14 ménagé dans le forage dans lequel est.guidé le tiroir l,et a partir de cet espace annulaire l'espace 12 peut être mis en communication, soit par l'intermédiaire d'un canal 15 ménagé à'l'intérieur-åu tiroir--l avec-l'espace 7 et de 1à avec la ligne de réservoir, soit par l'intermédiaire de l'espace annulaire 14 directement avec l'espace 11 de pression de commande du tiroir 1, en fonction de la position de ce dernier. Comme le montre la figure 2, la partie médiane 16 du tiroir 1 est la partie à diamètre le plus faible et un canal 4 s'ouvre dans la chemise en face de cette partie du tiroir 1. Un canal 3 est disposé a la-gauche du canal 4, quand on regarde la figure, et un siège 17 est prévu entre les canaux 3 et 4 dans le corps du distributeur. Une bride annulaire 18 associée au siège 17 est formée sur le tiroir 1 pour s'étendre au-delà de la face latérale de ce dernier. La partie extreme l9 du tiroir 1, quand on regarde la figure, est guidée dans une chemise intermédiaire 20 et un ressort de compression 21 est placé autour du tiroir 1 entre la chemin intermédiaire 20 et la bride 18. Ce ressort de compression tend à pousser ie tiroir 1 en direction dt l'espace .1 à pression de commande, c est-à-dire vers la droite de la figure. La zone de réduction de pression du distributeur est constituée par un manchon 22 qui, dans 'cet exemple de réalisation, est monté autour de la chemise intermédiaire 20 et du tiroir 1. Ce manchon 22 de réduction de pression est poussé en direction d'une position où il coupe la circulation (vers la droite quand on regarde la figure), par un ressort de compression 23 qui l'entoure.Le diamètre intirieur du manchon 22 de réduction de pression est plus grand dans sa partie extrême droite que dans la région qui est en eontact avec la face extérieure de la chemise intermédiaire 20 si bien que ceci donne naissance a una surface annulaire 24. La pression qui règne dans un espace intermediaire 25 limite par le manchon 22, le tiroir 1 et le siège 17 agit sur la surface annulaire 24 en tendant à ouvrir ce genre de clapet de réduction de pression. Le manchon 22 est pourvu aussi de fentes d'ecoulement ou de moyens correspondants (non représentes) dans l'espace intermédiaire 25 sorte que, lorsque la pression régnant dans ce dernier espace pousse le manchon 22 dans le sens de son ouverture, il se forme toujours pour une certaine valeur de cette pression une certaine surface d'ouverture conduisant de l'espace intermédiaire 25 au canal 3. Cette surface d'ouverture détermine avec la valeur de la pression l'importance du débit. Les surfaces du tiroir 1 exposées à la pression à son raccordement ou dans le canal 4 sont égales dans les deux sens de sorte que la pression dans ce canal 4 n'affecte pas les déplacements de ce tiroir 1. La pression de commande et la force créée par celle-ci sur la surface qui y est exposée à l'ext-rémité du tiroir 1 sont contrebalancées par la pression régnant dans 1' espace intermédiaire 25 agissant sur la surface exposée dns cet espace intermédiaire en raison de la différence du diamètre de la bride 18 du tiroir 1 et du diamètre de l'extrémité 19 de ce dernier. Le tiroir 1 est analogue à un clapet de réduction de pression avec quatre surfaces principales exposées à la pression Al = la surface exposée à la pression de commande A2 = la surface exposée à la pression du résc- voir A3 = la snrface exposée à la pression dans l'espace intermédiaire A4 = la surface de compensation exposée à la contre pression dans la ligne de retour. Le rapport des surfaces Al : 13 définit la pression dans l'espace intermédiaire 25 pour une certaine valeur de la pression de commande lorsque la compensation de la pression dans la ligne de retour 3 n'est pas prise en consideration. avec un rapport des surfaces de 4 : 1, par exemple, une pression à quatre fois la pression de commande est crise dans l'etpace internd2aire 25. Quand cette pression tend a s'accroItre, la résultante des forces exercées sur le tiroir 1 pousse ce dernier contre la pression de commande de sorte qu'il interrompt la communication entre le canal 4 et l'espace intermédiaire 25.Quand il existe une pression dans la ligne de retour 3, la valeur de la pression dans l'espace intermédiaire 25 doit être augmentée d'une valeur qui correspond à la contre pression afin de créer la différence désirée des pressions dans le clapet de réduction de pression. L'agencement est tel qu'un canal de liaison 26 conduit du canal 3 à un espace annulaire 27 entre le tiroir 1 et une chemise 28 entourant la partie extrême droite du tiroir 1. Cette chemise 28 est profilée pour que le diamètre de sa surface inté- rieure 30 située à gauche de l'espace annulaire 27 soit supérieur au diamètre de sa surface intérieure 29 située sur la droite du même espace annulaire 27. Les diamètres du tiroir 1 sur les deux ces de l'espace annulaire 27 correspondent aux diamètres des surfaces 30 et 29 de la chemise 28, comme on peut le voir sur la figure 2.De cette façon, est crée une surface de compensation A4 dans l'espace annulaire 27 du tiroir 1. Cette surface est déterminée pour être égale à la surface A3 exposée à la pression dans l'espace intermédiaire 25. De cette façon la valeur de la pression dans ce dernier espace 25 s'élève avec la valeur de la pression 4rns la ligne de retour 3 et une différence de pression, correspondant à la pression de commandewainsi que le débit désiré sont créés dans le clapet de réduction de pression qui contrdle le débit. La construction du tiroir 2 est très voisine de celle du tiroir 1. a partie médiane 31 du tiroir 2 est la partie la plus étroite comme on peut le voir sur la figure 2. Un canal 6 s'ouvre an face de cette partie. Un canal 5 est prévu à gauche du canal 6, sur la figure, et un siège 32 est ménagé entre les canaux 5 et 6 dans le corps du distributeur. Une bride 33 associée au siège 32 est prévue sur-le tiroir 2 pour s'étendre audelà de la face latérale de celui-ci.La partie extrême gauche34 du tiroir 2, quand on regarde la figure, est guidée dans une chemise intermédiaire 35 et un ressort de compression 36 est monté autour du tiroir 2 entre la chemise intermédiaire 35 et la bride Ce ressort tend à pousser le tiroir 2 en direction de espace 12 méfia son extrémité, c'est- -dire vers la 4toit quand on regarde la liguro. La zone de rcduction de pression de ce clapet est constituée par un manchon 37 qui est monté autour dé la che- mise intermédiaire 35 et du tiroir 2.Ce manchon 37 est poussé vers une position où il interrompt la circulation (vers la droite quand on regarde la figure) grace à un ressort de compression 38 monte autour de la chemise. Le diamètre intérieur du manchon 37 de réduction de pression est plus grand a sa partie extrême droite que dans sa partie qui est en contact avec la surface extérieure de la chemise intermédiaire 35 de sorte qu'est créée ainsi une surface annulaire 39. La pression qui règne dans un espace inter médiaire 40 limité par le manchon 37, le tiroir 2 et le siège 32 agit sur la surface annulaire 39 en tendant a ouvrir le clapet de réduction de pression ainsi constitué.Le manchon 37 de réduction- de pression est pourvu aussi de rainures d'écoulement ou de moyens analogues (non représentés) dans l'espace intermédiaire 40 de sorte que, lorsque la pression dans ce dernier espace 40 pousse le manchon 37 en direction de l'ouverture, une certaine surface d'ouverture conduisant de l'espace intermédiaire 40 au canal 5 est toujours formée pour une certaine pression régnant dans l'espace intermédiaire 40. Cette surface d'ouverture détermine avec la valeur de la pression l'importance du débit. Les surfaces du tiroir 2 exposées à la pression à son raccordement ou dans le canal 6 sont telles que la pression dans ce canal 6 n'affecte pas les déplacements de ce tiroir.La pression régnant dans l'espace 12 et la force qui résulte de son effet sur la surface de l'extrémité du tiroir 2 sont contrebalancées par la pression qui règne dans l'espace intermédiaire 40 par suite ae la surface exposée a la pression ménagée dans cet espace 40 grâce à la différence prévue entre le diamètre de la bride 33 et le diamètre de l'extrémité 34 du tiroir 2. En correspondance avec les moyens de compensation de pression décrits en référence au tiroir 1, le montage du .tiroir 2 est agencé d'une manière analogue pour qu'un canal de liaison 41 conduise a un espace annulaire 42 ménagé entre le tiroir 2 et une chemise 43 entourant la partie extrême droite de ce tiroir. La chemise 43 est profilee pour que le diamètre de sa surface intérieure 45 à la gauche de l'espace annulaire 42 soit supérieur au diamètre de sa surface intérieure 44 à la droite du même espace annulaire 42. Les diamètres du tiroir 2 des deux côtés de l'espace kannulaire 42 correspondent aux diamètres des surfaces 45 et 44 de la chemise 43 comme on peut le voir sur la figure 2. De cette façon est créée une surface de compensation dans l'espace annulaire 42. Cette surface estdéterminée pour être égale a la surface exposée à la pression dans l'espace intermédiaire 40. De cette façon la valeur de la pression dans cet espace 40 s 'élève avec la valeur de la pression dans la ligne de retour 5 et une différence de pression, correspondant a la pression de commande, ainsi que le débit désir sont créés dans le clapet de réduction de pression contrdlant le débit. En outre, le tiroir 2 est associé a un canal 46 s'ouvrant dans une partie de la surface -45 de la chemise 43. Un clapet anti-retour simple 47 est monté dans le canal 46 pour permettre la circulation dans le sens de l'éloignement du tiroir 2 et l'empêcher en direction de celui-ci. Quand la pression qui règne dans l'espace 12 est suffisante, le tiroir 2 se déplace vers la gauche et une partie de l'espace annulaire 42 est déplacee jusqu'a une position où elle communique avec le canal 46 de sorte qu'une communication est établie entre le canal 5 et le canal 46 par l'intermédiaire du canal de liaison 41. On expliquera maintenant le fonctionnement du distributeur directionnel de l'invention en se référant aux figures 1 et 2. Chaque distributeur directionnel comprend 4 clapets anti-retour a compensation de pression et a réglage de débit VT1, VP1, VT2, VP2 gui sont raccordés ensemble comme on le montre schématiquement sur la figure 1. Sur celle-ci les références I, II, III désignent réspectivement trois distributeurs directionnels, la ligne P est la ligne d'arrivée du fluide sous pression, la ligne T est la ligne de retour au réservoir, la ligne E est la ligne des impulsions d'équilibrage-de puissance. Le but principal du distributeur directionnel de l'invention est d'imposer un sens et une vitesse de déplacement a des vérins qui lui scnt raccordés, indépendamment de savoir si la charge appliquée a ces vérins a un effet positif ou négatif. Un distributeur directionnel de l'invention a aussi une ligne E d'impulsions d'équilibrage de puissance grâce a laquelle est con trolle le volume nécessaire de fluide sous pression venant de la pompe de commande et arrivant au vérin. Afin de mieux faire comprendre le fonctionnement de l'invention, on a représente un vérin 48 qui est branché au distributeur directionnel III. pompe suffit au vérin ou aux vérins. Quand on désire un déplacement dans le sens indiqué par une flèche sur la figure 1 de la tige de piston 52 du vérin 48, c'est-à-dire quand cette tige de piston doit sortir du cylindre, on envoie la pression de commande du distributeur directionnel par la ligne OA3. Le clapet antiretour VT1 réunit alors le cOté qu'il est nécessaire de vider dans cette direction, autrement dit réunit le volume intérieur 50 du vérin avec la ligne de réservoir T. Le clapet anti-retour VT1 est du type a débit contrôlé ce qui signifie qu'un débit proportionnel a la pression de commande peut le traverser.Lorsque la charge est négative, autrement dit lorsque la charge crée ellemême le mouvement désiré, il suffit que le clapet anti-retour VT1 soit ouvert et que la mouvement commence. Le remplissage de l'autre volume 49 du cylindre se Sait à travers un clapet d'aspiration C2 & partir de la ligne de réservoir T. Lorsque la charge est positive et que le mouvement siré n'est pas créé par le raccordement du volume 50 a vider avec la ligne du réservoir T, il est nbces- saire de provoquer un déplacement supplémentaire dans le clapet anti-retour VT1 a l'aide une pression de commande plus importante.Ce déplacement supplémentaire a pour effet de mettre en communication le volume 4? avec la ligne P de fluide sous pression venant de la pompe a travers le clapet VT1, Ainsi, la pression de commande de la ligne OAX Ouvre les clapets VT1 et Vpl et le clapet d'aspiration C2 reste ferné. Lorsqu'il n'y a pas une pression suffisante dans la ligne P de la pompe, un déplacement supplémentaire est produit dans le clapet VP1 lorsque la pression de commande est accrue, ce qui a pour résultat que la ligne B3 du volume sous pression du cylindre est raccordée avec la ligne E dite des impulsions d'équilibrage de puissance de sorte que la pression qui s'établit dans cette ligne ajuste le débit de la pompe à une valeur suffisante pour que le-mouvement désiré ait lieu. Les clapets anti-retour VT1 et VT2 faisant partie du distributeur directionnel et qui sont raccordés avec la ligne-de réservoir T contiennen-t toujours la partie régulant le débit alors que ce n'est pas toujours nécessaire dans les clapets anti-retour VP1 et VP2 situés du côté de la ligne du fluide sous pression.La commande par pression qui se fait à travers le canal de transfert 13 pourrait être remplacée par un agencement mécanique Quand le piston 51 et la tige de piston 52 du vérin 48 doivent se déplacer vers- la gauche et que le fluide sous pression doit circuler du canal 5 jusqu au volume intérieur 50 du cylindre du verin 48sscependant que le fluide contenu dans le volume intérieur 49 doit être renvoyé a la ligne du réservoir par 1 1intermédiaire du canal 4, on envoie une pression de'commande dans l'espace 11 a l'extrémité du tiroir 1, par la ligne OB3 sur la figure 1.Lorsque la charge est négative, autrement dit lorsqu'elle tend à creer elle-même le mouvement désiré, il est suffisant que la pression de commande dans-l'espace 11 établisse la communication entre le canal 4 et le canal 3 pour que le fluide sous pression soit évacue du volume intérieur 49 du cylindre en empruntant l'espace intermédiaire 25 du canal 4 et le canal 3 pour parvenir a la ligne du réservoir. Le remplissage du volume intérieur 50 sur l'autre cOté du piston du vérin 48' se fait à travers un clapet d'aspiration - qui est un clapet anti-retour permettant la libre circulation de la ligne du réservoir au canal 5 mais empeche la circulation en sens opposé - directement à partir de la ligne du réservoir.Lorsque la charge est positive, autrement dit lorsque l'effet de cette charge s'oppose au mouvement désiré, le déplacement normal d'ouverture du tiroir 1 n'est pas suffisant. La pression de commande doit être augmentée pour que ce tiroir se déplace jusqu'à ce que la pression de commande dans l'espace 11 puisse atteindre le canal de transfert 13 et parvenir a l'espace 12 a l'extrémité du tiroir 2 du clapet antiretour situé du cOté de la pression. La pression créée dans l1es- pace 12 ouvre ce clapet anti-retour de sorte que la liaison entre le canal sous pression 6 et le--canal 5 est établie. Lorsque la pompe ne produit pas alors suffisamment de fluide sous pression, le tiroir 2 du clapet anti-retour situé du côté de la pression subit un deplacement supplémentaire quand la pression de commande est accrue davantage afin que ce tiroir 2,déplacé par cette pression de commande,soit déplacF dans une mesure telle que la communication entre le canal 5 par l'intermédiaire du canal de liaison 41 soit établie avec le canal 46 et que la communication à partir du canal 5 avec la ligne d'impulsions d uilLtrage de puissance 't établie a travers le clapet anti-retour 47.Le débit de la pompe commande est affecté au moyen de la ligne d'impulsions d'équilibrag de puissance de sorte que le volume fourni par & REVEND CATIONS 1. Distributeur directionnel à compensation de pression, a commande par fluide sous pression,comprenant quatre -clapets anti-retour a compensation de pression dont deux sont associés a un sens de circulation a travers le distributeur direc tionnel et les deux autres sont associés au sens opposé de circu lation, l'un au moins de ces clapets situés du caté de la ligne de retour au réservoir étant rOglable en débit, caractérisé en ce que dans les deux sens de circulation le premier clapet anti retour des clapets anti-retour à compensation de pression ayant le même sens de circulation est disposé pour établir une communica tion à partir du canal de liaison dans le sens de circulation considéré jusqu'à une ligne de retour a un réservoir quand il est affecté par une pression de commande appliquée à la face extrême du tiroir du clapet de réduction de pression tandis que l'autre clapet anti-retour est agencé similairement pour établir une liaison entre une ligne de fluide sous pression et le canal de liaison dans le sens de circulation considéré quand il est affecte par une pression de commande appliquée à la face extrême du tiroir de réduction de pression, cependant que, dans les deux sens de circulation de ce distributeur un clapet anti-retour est disposé entre la ligne de retour au réservoir et le canal de piston dans le sens de circulation considéré, ce clapet anti-retour permettant au fluide sous pression de circuler de la ligne de retour au ré servoir au canal de liaison mais empêchant la circulation dans le sens opposé, en même temps que, dans les deux sens de circulation du dispositif directionnel un déplacement supplémentaire du tiroir du premier clapet anti-retour à compensation de pression est pos sible pour soumettre à la pression de commande l'autre clapet anti-retour à compensation de pression dans le même sens de cir culation, tandis que, dans les deux sens de circulation du dis tributeur directionnel le déplacement supplémentaire de l'autre clapet anti-retour à compensation de pression est apte à établir une communication entre la ligne de fluide sous pression et une ligne d'équilibrage de puissance qui ajuste en correspondance avec la charge le débit de fluide sous pression traversant le distributeur directionnel et arrivant à un vérin. Il est entendu que l'invention n'oest pas limi tée aux dispositions de l'exemple décrit ci-dessus et qu'elle couvre toutes les variantes qui ne sortiraient pas de son cadre ni de son esprit ; en particulier, bien que l'exemple donné cidessus soit en réalité celui itun distributeur directionnel pour circuit hydraulique il est entendu que l'invention peut êtreuti- usée aussi sur un circuit pneumatique. 2. Distributeur directionnel selon la revendication 1 caractérisé en ce que dans les deux sens de circulation un canal de besoin en puissance réunissant les deux sens a un canal commun de besoin en puissance est pourvu d'un clapet antiretour qui permet au fluide sous pression de circuler a partir du distributeur directionnel jusqu'a une ligne de besoin en puissance mais empoche le fluide sous pression de circuler en sens opposé. 3. Distributeur directionnel selon l'une quelconque des revendications 1, 2 caractérisé en ce que les clapets anti-retour a compensation de pression sont similaires l'un a l'autre dans les deux sens de circulation.