Brevet FR2359995A1 — publié le 19780224

On sait que dans bon nombre d'applications industrielles, concernant aussi bien le domaine du pompage que ceux de la manutention, de la commande à distance, etc...on a besoin d'un organe moteur déplacé alternativement dans deux sens opposés suivant un cycle déterminé, ou une consigne particulière. La présente invention a pour but de fournir un tel organe moteur et ce à l'aide d'un vérin hydraulique d'actionnement à commande programmée agencé de manière particulièrement judicieuse. Le vérin suivant l'invention est principalement remarquable en ce qu'il comprend, monté à -l'intérieur dtun piston destiné à constituer l'organe moiteur, un tiroir dont les déplacements axiaux commandent l'alimentation hydraulique du piston, le déplacement de ce tiroir étant lui-meme assuré par le contrôle, à l'aide d'un obturateur tournant convenablement profilé directement porte par le piston précité, -d'un orifice d'échappement reglant la pression différentielle du fluide hydraulique sur les deux faces opposées d'un épaulement annulaire solidaire dudit tiroir. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre -l'invention les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 est une coupe axiale schématique d'un vérin hy draulique d'actionnement à commande cyclique réalisé conformément à l'invention Fig. 2 et 3 sont des coupes partielles reproduisant fig. 1 à deux positions différentes des pièces mobiles de ce vérin. Le vérin représenté en fig. 1 comprend un corps 1 percé Cl'un alésage longitudinal- la à plusieurs diamètres, à l'intérieur duquel coulisse axialement un piston 2 qui présente lui-meme plusieurs parties à diametres extérieurs différents. Ce piston est solidaire d'un épaulement annulaire a à grand diamètre, monté de manière étanche dans une partie cylindrique lb du corps 1 et prévu immédiatement en avant d'un prolongement cylindrique 2b à petit diametre dudit piston.On conçoit dans ces conditions que cet épaulement-2a définit de la sorte dans l'alésage -la, en liaison avec un épaulement interne -lc du corps 1 et un couvercle id solidaire de celui ci, deux chambres opposées A A et B à sections utiles différentes la chambre B à plus petite section utile est en permanence reliée par une canalisation transversale 3 au refoulement sous pression de l'installation hydraulique usuelle destinée à l'alimentation du vérin suivant l'invention. Le piston 2 est lui-même percé axialement d'un alésage ou logement 2c à l'intérieur duquel est monté à coulissement un tiroir 4 pourvu d'un épaulement annulaire terminal 4a, tourné à l'opposé de l'épaulement 2a dudit piston. Cet épaulement 4a détermine ainsi dans le logement axial -2c deux chambres opposées C et D, la pre mière présentant une section utile supérieure à la seconde. Ces deux chambres C et D sont reliées l'une à l'autre à travers un canal coudé -4b ménagé dans le tiroir 4 et à travers l'orifice calibré 5a d'une pastille 5 vissée dans une partie taraudée dudit canal 4b. La chambre D communique avec la chambre B sus- mentionnée et le refoulement de l'installation hydraulique par un perçage transversal 2d pratiqué dans le piston 2, tandis que la chambre opposée C est reliée par un orifice d'échappement 2e à une canalisation 6 qui aboutit à l'aspiration ou "bâche" de cette installation. A l'opposé de l'épaulement annulaire ou tête 4a, le tiroir 4 présente une gorge 4c dont la longueur axiale est égale à celle d'une portée annulaire 2f qui fait sailliedans le logement 2e du piston 2. En coopération avec un perçage transversal .2zanagé dans la portée 2f, cette gorge 4c commande, suivant les déplacements du tiroir 4, la communication d'une part entre les chambres A et D, et d'autre part entre ladite chambre A et une canalisation 7 reliée à la canalisation de retour 6 sus-mentionnée. En arrière de l'orifice d'échappement -2e sus-indiqué, le piston 2 forme directement support pour un obturateur ratatif 8, porté de manière aisément démontable par une douille concentrique 9 que des roulements 10 maintiennent à rotation à l'intérieur d'un carter 11 ; ce dernier est interposé entre une bride terminale le du corps 1 et un prolongement tubulaire 12, la paroi de ce dernier étant solidaire d'un ergot 13 coopérant avec une rainure allongée 2h du piston pour s'opposer à tout déplacement angulaire de celui-ci. pans l'exemple de réalisation considéré, l'entrainement en rotation de l'obturateur 8 est assuré par unaroue creuse 14 clavetée sur la douille 9 et qui engrène avec une vis sans fin 15-commandée de toute maniere appropriée, par exemple par un moteur hydraulique 16 alimenté par l'installation hydraulique associée au vérin suivant l'invention. Cet obturateur 8 comporte.un borda qui est profilé de manie re à ce qu'au cours de sa rotation continue ce bord, tourné en vis à vis de l'orifice d'échappement Ze, découvre plus ou moins la section de ce dernier, sans jamais toutefois l'obturer completement, de telle sorte que la perte de charge au niveau de cet orifice varie en fonction de la position angulaire du bord susvisé.Cette variation implique évidemment une modification correspondante de la pression qui renne dans la chambre C, et cette modification se transmet à la chambre D à travers l'orifice calibré 5a et le canal 4b, à la chambre B à travers le perçage 2d, et à la chambre A à travers le perçage 2g pour autant que le tiroir 4, se trouve à une position telle que la gorge 4c débouche.dans ladite chambre De ce fait, lorsque le débit qui par suite de la position angulai- re de l'obturateur 8 traverse l'orifice d'échappement 2e est égal à celui qui traverse l'orifice calibré Sa, l'ensemble du piston 2-et du tiroir 4 reste immobile, les pressions agissant de part et d'autre des épaulements annulaires -2a et - étant en équilibre, et ce en dépit des différences de sections utiles présentées par les chambres prévues de part et d'autre desdits épaulements. Cette position d'équilibre est illustrée en fig. 1 et t on peut voir qu'à partir de ladite position la rotation de l'obtura teur 8 découvre une plus grande section de l'orifice d'échappement 2e, comme montré en fig. 2 ; la pression diminue dans la chambre C si bien que le tiroir 4 se déplace vers la droite et que la gorge assure désormais la mise sous pression de la chambre A.Par suite de la plus grande section utile de cette chambre A par rapport à la chambre B, le piston 2 se déplace lui-meme vers la droite (fig. 3) jusqu a ce que par suite du rapprochement de l'orifice 2e par rapport au bord profilé de l'obturateur, celui-ci découvre la section dudit orifice correspondant à la position d'équilibre, l'amplitude de ce déplacement axial étant évidemment fonction du profil du bord susvisé du fait que l'obturateur a continué à se déplacer angulairement pendant la codSe du tiroir et celle du piston. I1 va de soi que lorsque cet obturateur 8 découvre, à partir de la position d'équilibre, une section libre plus petite sur le débouché de l'orifice d'échappement Ze, l'augmentation de pression ainsi déterminée dans la chambre C provoque au contraire le déplacement axial du tiroir 4 vers la gauche en fig. 3 ; la pression du fluide hydraulique s'exerce alors dans la chambre B et le piston se déplace donc à son tour dans le corps vers la gauche jusqu'à ce qu'il retrouve la position d'équilibre, -la chambre A étant reliée à l'aspiration de l'installation à travers le perçage 2, la gorge 4c et la canalisation 7.On comprend finalement que dans tous les cas le piston 2 est asservi à suivre les déplacements axiaux du tiroir 4, ces déplacements étant eux-memes fonction de l'action du bord profilé 8a sur le débouché de l'orifice d'échappement 2e. On peut donc tailler ce bord'8a de toute manière désirée, en fonction du mouvement cyclique de translation à reproduire. I1 va de soi que le piston 2 est susceptible entre attelé à tout mécanisme désiré. Sur le dessin on a supposé que le prolon gement .2b de ce piston était rendu solidaire d'une tige-17 reliée à un piston agissant, par un fluide intermédiaire, sur une membranne fonctionnant en pompe volumétrique pour des liquides dangereux ou précieux. Une telle application n'est toutefois pas limitative. I1 doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. On conçoit en particulier qu'un même organe mécanique peut assurer avec un dephasage rigoureux et constant, l'entraînement d'une série de vérins suivant l'invention ; un tel système est de nature à se réveler particulièrement avantageux dans le cas ci-dessus considéré du pompage, car un ensemble à plusieurs corps permet évidemment d'obtenir un débit moyen plus constant qu'à l'aide d'un seul dispositif, avec une modulation cyclique du débit plus modérée. On comprend par ailleurs qu'on pourrait imaginer d'autres moyens pour l'entraînement rotatif de l'obturateur 8, cet entraînement étant notamment susceptible d'être opéré dans l'axe du vérin pour agir directement sur ledit obturateur ; bien entendu cet obturateur 8 peut présenter tout profil désiré, en fonction du programme envisagé pour le vérin. Pour 1'adaptåtthdu vérin à certaines applications particulières, on peut jouer suer la valeur des différences de sections utiles présentées par les deux. chambres A et B. REVEND ICAT IONS 1 - Vérin hydraulique d'actionnement à commande cyclique, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison - un corps percé d'un alésage à plusieurs diamètres relié, à travers des orifices transversaux convenablement décalés axialement, au refoulement et à l'aspiration d'une installation hydraulique - un piston mobile axialement à -l'intérieur de l'alésage du corps et pourvu d'un épaulement annulaire définissant dans ledit alésage deux chambres opposées de sections utiles différentes, -la chambre à plus petite section étant soumise en permanence à la pression de refoulement de l'installation t - un tiroir monté dans un logement axial du piston afin de commander la communication entre les deux chambres précitées et d'assurer ainsi la mise sous pression de celle de ces- deux chambres qui présente la plus grande section utile, lequel tiroir est lui-même même pourvu d'un épaulement annulaire déterminant dans le logement sus-mentionné deux chambres opposées de sections utiles différentes reliées l'une à l'autre à travers un orifice calibre-,la chambre à plus petite section étant soumise en permanence à la pression de refoulement de l'instalation à travers la chambre à plus petite section définie par l'épaulement annulaire du piston - et un obturateur entraîné en rotation continue sur le piston et profilé de manière à découvrir de façon variable un orifice d'échappement pratiqué dans ledit piston en vue de relier à l'aspiration de l'installation la chambre à plus grande section définie par -l'épaulement annulaire du tiroir. 2 - Vérin suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice calibré est formé par l'ouverture axiale d'une pastille montée de manière amovible à l'intérieur d'un canal pratiqué axialement dans l'épaulement annulaire du tiroir. 3 - Vérin suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'obturateur rotatif est angulairement solidaire, de manière aisément démontable, d'une douille entrainée en rotation par un système de roue creuse et vis sans fin.