Brevet FR2389021A1 — publié le 19781124

La présente invention concerne un dispositif d'isolement hydraulique automatique pour circuit hydraulique et elle se rapporte plus particulièrement à un dispositif d'isolement hydraulique qui se ferme automatiquement dans le cas d'une rupture d'une canalisation hydraulique. On connaît-déjà dans la technique des dispositifs d'isolement hydrauliques automatiques du type qui répond à une rupture dans la canalisation hydraulique et, ainsi, arrete automatiquement l'écoulement du fluide hydraulique. Par exempie, le circuit hydraulique peut comporter un appareil fonctionnant en réponse au fluide hydraulique, tel qu'un vérin fluidique qui porte une charge et le circuit peut être muni d'un robinet d'isolement qui, lorsque la conduite fluidique aboutissant à ce vérin se rompt, répond à cette rupture et se ferme de sorte que #la charge ne tombe pas ni force le vérin à -se rétracter.Dans ce circuit de la technique antérieure, des détecteurs hydrauliques sont disposés dans la conduite fluidique et, lorsque la conduite se rompt à un emplacement situé entre les détecteurs, l'écoulement fourni à un détecteur révèle une différence de pression par rapport à 11 écoulement fourni précédemment à ce détecteur et par rapport à l'autre-détecteur. Dans ces conditions de déséquilibre de l'écoulement fluidique traversant les détecteurs, des conduites de détection hydrauliques raccordées aux détecteurs et à un robinet d'isolement sont montées de fa çon à actionner le robinet d'isolement et à empecher ainsi le fluide de s'échapper par une rupture de la conduite.Par conséquent, la charge portée par l'appareil, tel qu'un vérin hydraulique, ne provoque pas le déplacement ou la rétraction du vérin d'une quelconque manière et la charge est maintenue d'une manière désirée et sûre. Un exemple de cette technique antérieure peut etre trouvé dans la demande de brevet des EUA n0 672.133, déposée le 31 mars 1976. Dans ce type de circuit de la technique antérieure, les détecteurs utilisés sont des appareils à débit fixe et, par conséquent, il existe une différence entre ce circuit et celui de la présente invention dans lequel l'orifice du passage d'écoulement de chacun des détecteurs est variable et ce dernier résultat est obtenu en utilisant un obturateur mobile qui agit sur le passage du détecteur pour créer le passage à section variable en fonction du débit fourni à ce détecteur particulier. Cependant,# aussi bien dans l'exemple de la technique antérieure que dans la présente invention, la théorie de fonctionnement du circuit pour l'isolement automatique est que la pression de fluide différentielle à travers les détecteurs reste la même au cours du fonctionnement du circuit. Ainsi, lorsque la pression différentielle est modifiée dans l'un des détecteurs, cette différence est signalée au robinet d'isolement et, ainsi, le robinet dtisolement fonctionne pour arrêter ltécoulement et évite ainsi l'échappement du fluide par la canalisation rompue ou analogue.Tous les types de circuits peuvent utiliser le robinet d'arrêt automatique qui est normalement sollicité à une position ouverte, par exemple par un ressort, et, lorsque la pression différentielle à travers les détecteurs est modifiée par rapport à celle établie dans les conditions d'écoulement normales, c'est-à-dire lorsque la canalisation hydraulique se rompt, le robinet d'isolement automatique devient déséquilibré en réponse à ce changement de la pression différentielle à travers les détecteurs et le robinet d'isolement est alors sollicité à la position fermée, de la manière désirée. Dans la présente invention, les détecteurs utilisent un clapet du type à orifice variable à la place du clapet du type à orifice fixe constituant le détecteur et, en tant que tels, les clapets à orifice variable sont plus sensibles et répondent à des débits hydrauliques plus faibles et également à des débits hydrauliques plus élevés avec une moindre perte de charge cumulative et ils sont plus sensibles à une différence de débit que les détecteurs du type à orifice fixe. En outre, le clapet du type à orifice non variable peut être utilisé lorsque le débit du circuit est à une valeur constante prédéterminée mais il se peut qu'un débit inférieur à cette valeur prédéterminée ne crée pas une différence de pression suffisante pour déplacer le robinet d'isolement à la position fermée; de même, un débit supérieur à cette valeur prédéterminée peut engendrer des pertes de puissance excessives.Ainsi, le clapet du type à orifice variable peut être avantageusement utilisé. Par conséquent, la présente invention a réalisé an dispositif qui répond à de plus larges gammes de débits sans nécessiter des pressions excessives du circuit, en utilisant un orifice variable au lieu d'un orifice fixe dans les détecteurs. Par conséquent, la présente invention, a réalisé un circuit qui fonctionne sur une large gamme de débits hydrauliques et les faibles débits sont, par conséquent, détectés efficacement par un petit orifice produit par le clapet du type à orifice variable et l'orifice variable est également utilisé pour laisser passer des débits plus élevés sans nécessiter des pressions de fonctionnement excessives. D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel la figure unique est une vue schématique avec coupe des éléments du circuit de la présente invention. Le dessin représente les éléments hydrauliques de ce circuit qui comporte la pompe 10, le robinet de commande à quatre voies 11, les deux détecteurs hydrauliques 12 et 13, le robinet d'isolement 14 et l'appareil hydraulique 16. On comprendra que l'opérateur peut commander l'écoulement à travers le robinet 11 et diriger cet écoulement sur l'appareil 16 qui a été représenté comme étant constitué par un vérin hydraulique comportant une tige de piston 17 à laquelle est appliquée une force ou charge désignée par la référence 18.Ainsi, l'idée générale est de réaliser le circuit de telle sorte que le robinet d'isolement 14 se ferme dans le cas d'une défaillance de la pression hydraulique dans les éléments aboutissant au vérin 16 et, par conséquent, la charge 18 ne tombe pas ni provoque la rétraction du vérin 16 d'une manière qui serait dangereuse ou qui risquerait d'entraîner des dommages ou analogues. Par conséquent, le tuyau ou conduite hydraulique 19 qui s'étend, dans l'ensemble, entre le robinet de commande 11 et l'appareil 16, et les deux détecteurs 12 et 13 et le robinet d'arrêt 14 ont été représentés raccordés à cette conduite 19 et ils sont, en fait, montés de telle sorte qu'ils sont disposés en série. En outre, la ligne en pointillé désignée par la référence 21 représente une autre conduite hydraulique ou raccordement entre le robinet 11 et le vérin 16 pour permettre le fonctionnement entièrement hydraulique du vérin 16, de la manière habituelle. La conduite 19 comporte la partie ou raccordement hydraulique 22 raccordée hydrauliquement entre le robinet 11 et le premier détecteur ou clapet 12 et elle comporte les parties de raccordement 23, 24, 26, 2 et 28, comme représenté, qui s'étendent entre les éléments et sont raccordées aux éléments respectifs. Par conséquent, le fluide peut s'écouler à partir du robinet 11 et à travers les détecteurs 12 et 13 et le robinet d'isolement ou d'arrêt 14 jusqu'au vérin 16 pour commander la charge 18. S'il y a une rupture dans la conduite 19, il est alors important que la charge 18 ne puisse pas se déplacer de manière incontrôlée et, par exemple, tomber ou se projeter contre le vérin. Ainsi, les détecteurs 12 et 13 détectent tout écoulement anormal de fluide par la conduite 19 et un tel écoulement anormal est détecté et utilisé pour fermer le robinet 14 et, ainsi, empêcher l'écoulement du fluide hors du vérin 16. A cette fin, le robinet 14 comporte un corps 29 et un obturateur immobile 31 constitué par un tiroir. Le robinet 14 comporte un passage interne 32 et l'obturateur 31 est réalisé de façon à pouvoir ouvrir ou fermer le passage 32 pour permettre ou interrompre l'-écoulement entre les raccordements 27 et 28. Dans la position représentée sur la Fig. 1, le tiroir 31 est dans la position ouverte et il est sollicité dans cette position par un ressort 33.Le tiroir 31 comporte également deux pistons 34 et 36 et ces derniers sont disposés respectivement dans une chambre 37 et dans une chambre 38 et, naturellement, la pression de fluide agissant sur les faces opposées des pistons 34 et 36 détermine la position axiale, ouverte ou fermée, du tiroir 31 d'une manière qui sera plus complètement décrite ci-après. Ainsi le robinet 14 comporte quatre orifices ou ouver tures f luidiques 39, 41, 42 et 43. Ces quatre orifices sont respectivement raccordés aux côtés d'écoulement opposés des détecteurs 12 et 13 de sorte que l'orifice 39 est raccordé, par la conduite ou raccordement 44, à la partie de raccordement 24, l'orifice 41 est raccordé, par la conduite ou raccordement 46, à la partie de raccordement 22, l'orifice 42 est raccordé, par la conduite ou raccordement 47, à la partie de raccordement 23 et l'orifice est raccordé, par la conduite ou raccordement 48, à la partie de raccordement 26; naturellement cette dernière conduite 48 a été représentée comme traversant le robinet 14; ce pendant, on comprendra aisément que ce raccordement entre la partie de raccordement 26 et l'orifice 43 est un raccordement direct par l'intermédiaire de la conduite 48 et du robinet 14, exactement comme si la conduite 48 était raccordée à la partie 26 et à l'orifice 43 par des branchements directs. Par conséquent, les détecteurs 12 et 13 comportent des passages respectifs 49 et 51 et ces passages comportent des orifices 52 et 53 et, respectivement, 54 et 56. En outre, les détecteurs 12 et 13 comportent des chambre à fluide 47 et un obturateur mobile 58 est disposé dans chacune des chambres 57 de façon à pouvoir sty déplacer et faire varier les dimensions du passage 49 et, respectivement, 51 et former ainsi un orifice variable dans le détecteur 12 et, respectivement, dans le détecteur 13. En d'autres termes, chacun des obturateurs 58 est sollicité vers une position de débit minimal par un ressort 59 et est sollicité vers une position de débit maximal par un ressort plus faible 61.Naturellement, les obturateurs comportent des surfaces de commande variables désignées par la référence 62 qui déterminent les dimensions de l'orifice variable en fonction de la position axiale de ltobturateur, dans un montage de clapet du type à orifice variable Ainsi, les détecteurs 12 et 13 sont des clapets hydrauliques qui sont construits d'une manière identique et ont la même capacité et les faces opposées des pistons 34 et 36 du robinet 14 ont les mêmes dimensions et, dans les conditions normales, des débits hydrauliques égaux s'écoulent à travers les détecteurs 12 et 13.Par conséquent, on reconnaîtra que la pression hydraulique -à l'orifice 54 du détecteur 13 est une pression amont, fournie par l'intermédiaire du raccordement 48, et que la pression hydraulique à l'orifice 56 est une pression aval par rapport au détecteur 13 de même les pressions de fluide à l'orifice 52 et à l'orifice 53 du détecteur 12 sont respectivement les pressions amont et aval par rapport au détecteur 12. Par conséquent dans les conditions d'écoulement normales, les pertes de charge dans les deux détecteurs 12 et 13 sont les mêmes et ces pertes de charge, transmises par les quatre conduites de raccordement aux quatre orifices du robinet 14, sont telles que le tiroir. 31 reste dans la position ouverte, telle que représentée. Cependant-, s'il y a une rupture dans la conduite 19 entre les détecteurs 12 et 13, les pertes de charge dans les détecteurs ne restent pas identiques et cette différence est détectée et transmise au robinet d'isolement 14 et provoque le déplacement de son obturateur 31 vers la gauche ou à la position de fermeture.En d'autres termes, alors que dans les conditions d'écoulement normales, les pertes de charges dans les deux détecteurs 12 et 13 sont identiques, dans le cas d'une rupture dans la conduite 19 entre les détecteurs 12 et 13, ces pertes de charge ne sont plus identiques et ceci provoque lafermeture du robinet 14. Par conséquent, en ce qui concerne la fermeture du robinet d'arrêt 14, on peut voir et comprendre que la pression aval de chacun des détecteurs 12 et 13 est appliquée au piston 36, sur les faces opposées de ce dernier. Par conséquent, tant que les pertes de charge à travers les détecteurs 12 et 13 sont égales, les pressions hydrauliques appliquées aux pistons 34 et 36 sont équilibrées et le tiroir 31 reste dans la position ouverte. Cependant, lorsque les pertes de charge dans les détecteurs 12 et 13 deviennent inégales, on peut considérer que la perte de charge dans le détecteur 13 est plus grande que la perte de charge dans le détecteur 12 et, par conséquent, la pression détectée à l'entrée ou orifice aval 54 du détecteur 13 est appliquée, par l'intermédiaire du raccordement 48, à l'orifice 43 du robinet d'arrêt de façon ainsi à e-tre appliquée au piston 36 et provoquer le déplacement de l'obturateur 31 vers la gauche et ainsi fermer automatiquement le robinet d'arrêt 14. REVENDICATIONS 1) Dispositif d'isolement hydraulique automatique pour un circuit hydraulique comportant un robinet hydraulique, un appareil fonctionnant en réponse au fluide hydraulique pour appliquer une force mécanique, en réponse à la pression hydraulique qui lui est appliquée, et une conduite hydraulique raccordée entre le robinet et l'appareil, caractérisé en ce qu'il comprend un corps de robinet hydrauliquement raccordé à la conduite et comportant un passage fluidique et un obturateur mobile disposé dans ledit corps pour ouvrir et fermer le passage et, de ce fait, commander l'écoulement du fluide dans la conduite hydraulique, deux détecteurs de débit hydrauliques raccordés hydrauliquement à la conduite hydraulique en des emplacements espacés l'un de l'autre le long de la conduite hydraulique pour recevoir l'écoulement de fluide entre le corps de robinet et le robinet, chacun des détecteurs comportant un passage fluidique muni d'un orifice d#'écoulement à chacune de ses extrémités pour recevoir l'écoulement de fluide fourni aux détecteurs, un obturateur monté mobile dans le passage de chacun des détecteurs et mobile en réponse au débit fourni au passage du détecteur respectif de façon ainsi à créer un orifice variable dans le passage du détecteur et des conduites fluidiques de raccordement raccordées respectivement aux orifices d'écoulement des détecteurs et aux extrémités opposées respectives du corps de robinet pour déplacer l'obturateur dans ledit corps de robinet en réponse à un déséquilibre du débit de fluide à travers les passages des détecteurs de façon qu'ai#nsi l'obturateur du corps de robinet ferme le passage dudit corps du robinet. 2-) Dispositif d'isolement hydraulique auto#matique selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'obturateur du corps de robinet est constitué par un tiroir mobile monté coulissant dans le corps de robinet et en ce que le tiroir peut être déplacé au-dessus du passage du corps pour ouvrir et fermer ledit passage du corps 3) Dispositif d'isolement hydraulique automatique selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'obturateur du corps est constitué par un tiroir comportant deux paires d'épaulements orientés dans des sens opposés et en ce que le corps du robinet comporte quatre orifices, chacun respectivement adjacent à l'un des quatre épaulements, les conduites de raccordement étant au nombre de quatre et étant respectivement raccordées aux quatre orifices du corps de robinet pour appliquer la pression de fluide aux quatre épaulements afin de déplacer le tiroir. 4) Dispositif d'isolement hydraulique automatique selon la revendication 1 caractérisé en ce que les détecteurs d'écoulement sont disposés respectivement en un emplacement adjacent au robinet et en un emplacement adjacent au corps du robinet. 5) Dispositif d'isolement hydraulique automatique selon la revendication 1 caractérisé en ce que les détecteurs sont montés hydrauliquement en série entre le robinet et le corps de robinet pour recevoir tout l'écoulement de fiuide entre le robinet et le corps de robinet. 6) Dispositif d'isolement hydraulique automatique selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens élastiques agissant sur les obturateurs des détecteurs pour solliciter les obturateurs des détecteurs dans une position de débit minimal. 7) Dispositif d'isolement hydraulique automatique selon la revendication I caractérisé en ce qu'il comporte des moyens élastiques agissant sur l'obturateur du corps de robinet pous solliciter cet obturateur dans une position ouverte.