Brevet FR2412732A1 — publié le 19790720

La présente invention se rapporte à un nouveau système oléo-pneumatique permettant le remplissage rapide de vérin hy- draulique à très hautc pression plus spécialement adapté aux presses de moulage pour les plastiques ou similaires, ou autres emplois. Les mouvements d'un vérin hydraulique sont en général effectués soit par des pompes à huile à haute pression, soit par des systèmes oléo-pneumatiques. Les systèmes oléo-pneumatiques sont générallement employés pour des basses pressions. Pour augmenter la pression dans les vérins, on est obligé d'employer ex distributeurs à clapets commandés et des multiplicateurs de pression Ces systemes ont de plus l'inconvénient de ne permettre que des cycles peu répétitifs dans un temps donné. Les systèmes avec pompes à huile sont employés pour les moyennes et hautes pressions. Ce système comporte générallement un bac de réserve d'huile, souvent avec refroidisseur d'huile, une pompe MP et HP dont la puissance du moteur est en rapport avec la pression demandée, un distributeur, 1 ou 2 clapets commandés, et pour des vérins mobiles, des tuyauteries souples spéciales. L'ensemble est d'un investissement important et d'un coat d'exploitation élevé. Par exemple, selon plan I figure 1 et 2 Figure 1 : la pompe BP 1 aspire l'huile dans le bac 2 et refoule en pression par exemple 8 bars vers le distributeur 3. Celui-ci est piloté, et suivant sa position, distribue l'huile soit en Ck.etour en BE ou CB et retour en AD. L'huile remplit les vérins 5 et 6 par la tuyauterie souple 7, le corps du vérin portant le plateau de la presse 8, avance vers le plateau fixe 9. Lorsque la fermeture est réalisée, le clapet 4 se ferme, et le multiplicateur 10 donne la pression désirée dans les vérins. Après moulage, le distributeur 3 change de position. L'huile venant de la pompe est dirigée dans le vérin par la tuyauterie souple 11. Le multiplicateur 10 est ramené à sa position repos le clapet 4 s'ouvre et le circuit inverse s'établit ; le plateau mobile recule. Figure 2 : id. (sauf qu'il n'y a pas de multiplicateur et que la pope i bis tournit de huile a haute pression envi- ron 150 bars et possède un refroidisseur d'huile 12. Dans le cas de la figure 1, pour un débit de 180 1/mn, la puissance du moteur de la pompe est de 5,5 CV + air comprimé pour le multiplicateur et la commande du tiroir du distributeur. Dans le cas de la figure 2, le moteur de la pompe 1 est de 22 CV. D'as les deux cas, les pompes tournent sans arret. Dans notre système objet de l'inventions les ensembles pompe, réservoir, réfrigérants distributeur, clapet commandé, et tuyauterie souple à haute pression n'existent plus. Le système, objet de notre invention, consiste (voir planche 2 et 3) en X vérin à double effet traditionnel 21 relié directement par tubulure fixe à un appareillage comprenant un corps de cylindre 22, comprenant 3 chambres 23 24 23 complètement séparées les unes des autres Les chambresn23 et 24 ont toujours un volume supérieur au volume interne du vérin. Les chambres 23 et 24 comportent chacune 1 piston libre 26 et 27 qui coulisse autour des arbres 28 et 29, ltétan- chéité sur l'arbre étant obtenue par un joint torique 30 et joint a lèvres 31 sur le cylindre 32. Ces deux chambres correspondent chacune au volume d'huile a introduire dans le vérin 21. Les parois 33 33 35 36 sont solidaires du cylindre 32. L'arbre 29 est fixe et est du m8iiie diamètre que l'ar- bre 28 pour que les pressions engendrées par les pistons 26 et 27 soient égalés et servent de guidage aux dits pistons. La chambre 25 comprend 1 piston 37 solidaire de l'ar- bre 28 et guidé et coulissant dans la paroi 35 et la paroi 36. La circulation d'huile est assurée par les gorges des parois 33 et 36, leur section-est calculée en fonction du débit à passer. Dans la paroi 36 est prévu un logement pour mettre un joint à lèvres 49 résistant aux treks hautes pressions. Les conduits 38 et 39 assurent la circulation d'huile vers le vérin 1. L'ensemble de ces différentes pièces est assemblé par les tirants 40. L'appareil est aussi muni de jauge de repère de positionnement des pistons 41, entrée d'air comprimé 42 et 43 pour le fonctionnement du piston mobile et du piston de compression 44 et 45. Un système de ralentissement du débit d'huile dans le vérin 46 destiné à ralentir la vitesse juste avant fermeture ou fin d'ouverture (ceci peut étre remplacé par un freinage intérieur dans le vérin très souvent employé). Fonctionnement - ouverture du vérin : De l'air comprimé 7 bars est envoyé en 43. Le piston mobile 27 pousse l'huile par 33 et 39 dans le vérin ; celui-ci se déplace en 47 pour ouvrir la presse et l'huile contenue en 48 se déplace et remplit la chambre 24 tout en faisant reculer le piston a6 (42 étant à l'atmospbere). 46 a été déclanché et la fin d'ouverture se trouve freinée. Fermetureset pression 43 est mis à l'atmosphère. 46 a sa position repos. On met en pression par 42 le piston 26, celui-ci pousse l'huile en coulissant et guide par l'arbre 28 (le ralentissement 46 est mis en service en fin de course) lorsque le plateau du vérin est auprès dn plateau fixe On met en pression par 45 le pistonce de compression 37. Celui-ci solidaire de l'arbre 28 enfonce /dernier dans la paroi 36t l'arbre franchit la gorge et s'engage dans le joint à levres 49. Le volume huile représenté par la section de l'arbre passe par les gorges et trous 30 et fait reculer légèrement le piston 26, puis l'arbre comprime l'huile contenue dans la chambre 51. Cette compression est directement en rapport entre la surface du piston 37 et de l'arbre 28, multipliée par la pression de l'air sur la surface du piston 37. Exemple Piston 37 = 176,1 cm2 ) Arbre 34 = 9,06 cm2 ) Rapport 19,5 multiplié par la pression dtair 7 B. = 136Z5 kg théorique. Si le vérin a un 100 pour le tube et 50 pour l'arbre, la section de pression est égale à 58,9 cm2 c-e qui donae : 136,5 x 58,9 -= 8 039 kg soit 8 tonnes. Si l'on conserve le même piston, mais un arbre de 20, la force obtenue en bout de verin sera de : R : 176 : 3.14 x 7 x 58,9 = 23 000 kg. Pour obtenir un arrêt quelconque au cours de l'avance ou du reculs il suffit pour provoquer l'arrêt de mettre en pression identique le piston 26 par l'ouverture de l'air sur 42 et inversement dans l'autre sens. Ceci plus spécialement lorsqu'on a besoin d'un cracking pour remplissage du moule (cas du PSE en général). Toute une gamme de pression peut tire obtenue en choists- sant soigneusement les rapports entre diamètre des pistons et des arbres, ainsi que de la surface de poussée et de la resistance du vérin lui-même. En réalisant 2 fois en opposé les chambres 24 et as, nous obtenons le double effet dans 1N cas où cela est.nécessat- P1. III Une variante fig. 4 consistera à séparer une des chambres basse pression et de réaliser un vérin avec 2 tubes iden- tiques dessus et en dessous de lui, l'un avec les chambres 24 et 25 et l'autre avec la chambre 23. Les trois tubes ont une m & e semelle de chaque cbté et ceci aménerait une facilité de pose sur les presses étant donné que les diamètres etant identiques, les trois tubes seraient superposés ainsi qu'un abaissement du prix de revient de l'en- semble, la purge d'air devant être bien étudiee pour ne avoir d'air dans les vérins. L'on peut aussi imaginer d'autres réalisations telles que la planche IV où il existe 2 chambres au lieu de 3 et doat les volumes internes seront au minimum superieurs dans le rapport de 1, 2 du volume du vérin. L'arbre -de guidage des pistons mobiles est fixe et rentre du côté surpresseur dans un arbre plus gros 105 qui lui peut coulisser avec arrêt arrière dans la plaque du fond 103 muni d'un ressort de rappel 104. Les deux chambres 100 et 101 sont réaliçécs par un tube muni d'une vanne d'arrêt 102 avec une vis de réglage de debit 106. Fonctionnement : Le piston libre GP poussé par l'air con1p}-imé remplit le vérin lors de l'ouverture de la presse, lorsque celui-ci est plein, ou presque. La vanne 102 s'ouvre et le supplément d'puis le entre dans la chambre 101. Fermeture et pression La fermeture s'effectue lorsque l'on ouvre l'air sur le piston de la chambre 101. Celui-ci remplit le vérin qui repousse son huile dans la chambre 100. La chambre du vérin pleine, la vanne 102 stouvre, le supplément d'huile entre dans la chambre 100 et le piston en continuant appuie sur l'arbre de compression et comprime l'hui- le dans les rapports cités plus haut. Cette description n'est pas limitative1 tout autre moyen pouvant être éventuellement employé, qui aurait pour but de disposer pour un seul appareil des moyens de remplir très rapidement un vérin et de lui amener la haute pression qui lui est nécessaire dans l'un ou les deux sens de son actions sans aucun clapet-distributeur et pompes. Les différents avantages de ce nouveau système sont i Economie d'investissement due au côut moindre du nouveau système Par rapport au système traditionnel. 2 Economie d'énergie selon l'exemple repris page 3 au lieu de 22 CV, 1,6 CV est suffisant pour une ouverture et une feruccu- re des deux vérins toutes les trente secondes. 3 Risque de pannes moins élevé. 4 La simplicité du système est telle que les risques de panne sont quasi inexistants. 5 Echauffement de l'huile très minime, l'huile n'étant en circulation que lors du mouvement contrairement au système par pompe où l'huile est toujours en circulation par le clapet taré et s'échauffe donc continuellement. 6 Possibilité d'arrêter les vérins à tout moaent durant la course. 7 Pilotage à distance ou sur le vérin lui-même selon les besoins de l'emploi. 8 Rapidité extrême du mouvement avec faible diamètre de conduit d'air comprimé, en plastique 8 10 qui dans l'exemple précédent, ferait immédiatement 0,500 m de long en une seconde. Pour les systèmes hautes et très hautes pressions, l'on emploiera de préférence pour le piston de compression de l'huile (voir pl. V) un piston en deux parties liées l'une à l'autre librement. (52). Tout l'ensemble, piston de compression et guide de ce piston serait rapporté sur la semelle selon le moyen indiqué au dessin de la pl. IV. Ceci n'étant pas limitatif dans la réalisation. Le but est de créer un ensemble piston et cylindre de compression n'ayant pas besoin de joint à lèvre. Ceci nécessiterait un usinage de haute précision pour que l'ensemble piston cylindre ait une étanchéité métal sur métal. La partie arrière sert de guide au piston. La pièce n 53 est réalisée dans un seul bloc métal approprié, des lumières étant aménagées pour le passage de l'huile. L'ensemble est rapporté et épaulé dans la semelle. REVENDICATIONS t. Nouveau système oléo-pneumatique caractérise en ce qu'il comprend essentiellement en t seul appareil une chemise comprenant différentes cloisons pour former 4 chambres, 2 cham- brefs d'huile d'une capacité légèrement supérieures a celles d'un vérin quelconque appelées chambres de réserve d'huile, 2 pistons: libres coulissant dans ces chemises et sur un axe, une troisième chambre comprenant tm piston a double effet solidaire d'un arbre pouvant coulisser a travers une des deux chambres d'huile, une quatrième chambre de compression où aboutit l'arbre du piston central, et qui, par son avancement dans cette chambre, provoque la compression de l'huile, 2 axes traversant les 2 chambres dont t fixe entre les parois, le deuxième solidaire du piston de compression, un système de ralentissement de fin de course. 2. Nouveau système oléo-pneumatique, selon revendication 1, où l'on ajoute une nouvelle chambre dont le piston est solidaire du deuxième arbre permettant de pouvoir actionner un vérin a double effet i haute pression. 3. Nouveau système oléo-pneumatique à haute pression, se@ len revendication t, pouvant faire partie intégrante d'un vérin ou commandé a distance. 4. Nouveau système oléo-pneumatique selon revendication 1, où les chambres peuvent être séparées et montées de part et d'autres du vérin lui-même. 5. Nouveau système oléo-pneumatique selon revendication 1, caractérisé en ce que l'étanchéité du piston de compression est réalisée soit par un Joint a lèvres, ou soit métal sur métal par an usinage et rodage de pression de la chambre et du piston. 6. Nouveau système oléo-pneumatique selon revendications de i a 6, caractérisé en ce qu'il comprend en un seul ensemble les moyens de remplir trs rapidement un vérin quelconque puis de compresser l'huile à l'intérieur de ce vérin sans employer ni nérateur d'huile à haute pression, ni disttributeurs ni clapet commandé.