Brevet FR2425293A1 — publié le 19791207

L'invention concerne un dispositif hydraulique pour commander un vérin à double effet dont la tige est solidaire d'un outil rotatif commandé par un moteur hydr#aulique. Elle s'applique en particulier au contrôle automatique de la poussée d'un vérin avec inversion de marche, notamment d'un vérin assurant la poussée nécessaire au fonctionnement d'un outil rotatif de foration. L'invention sera expliquée ci-après en référence à cette application exposée à titre d'exemple non limitatif de la portée de l'invention Lorsque la rotation de l'outil de foration est contrariée en service, par exemple du fait d'un phénomène de bourrage, il est nécessaire de diminuer la pression d'enfoncement de l'outil pour permettre le débourrage et le retour à un cycle de fonctionnement normal. On a déjà proposé diverses solutions pour résoudre ce problème. La figure 1 du dessin joint est un schéma de l'une de ces solutions pour la commande d'un vérin 1 à double effet dont la tige 2 est solidaire d'un outil rotatif de forage 3 dont la rotation est commandée par un moteur hydraulique 4. Le dispositif de commande du vérin comprend une première ligne de pression I alimentant le côté fond du vérin 1, une deuxième ligne de pression Il alimentant le côté tige du vérin, une troisième ligne de pression III partant du circuit d'alimentation IV du moteur hydraulique et aboutissant à une entrée de pilotage 5 d'un régulateur à tiroir 6, du type commandant un débit à partir d'une pression, ce régulateur ayant une sortie 7 reliée à la première ligne de pression I. Les lignes de pression I et Il sont alimentées à partir d'un réservoir de fluide de commande 8 par l'intermédiaire d'un distributeur 9 à quatre voies et trois positions, à commande manuelle 10. Ce dispositif fonctionne comme suit La tige de vérin 2 déplace, par l'intermédiaire d'une glissière, le moteur hydraulique 4 sur l'arbre duquel est accrochée la mèche de foration 3. Le régulateur de débit 6 a pour r81e de diminuer la vitesse du vérin de poussée si la pression de foration au droit du moteur augmente ; de plus, en cas de blocage de ta mèche, il doit soulager ensemble de la foration, en faisant chuter la pression de poussée à zéro. Lorsque le blocage de mèche se produit, la pression de pilotage dans la ligne III commande une mise à l1échap- pement (ou un retour à unreservoir 11) de la ligne I par le jeu du régulateur 6 et il est nécessaire, pour l'opérateur, de reprendre la commande manuelle de foration en inversant le sens de commande du vérin de poussée par intervention manuelle sur le distributeur 9, créant ainsi le débourrage favorable à la remise en fonctionnement du système de foration. Cette opération, qui nécessite la commande du distributeur, se traduit par des pertes de temps considérables, lorsque la foration 2 lieu dans un matériau hétérogène, cas où le blocage de la mèche est le plus fréquent. La présente invention a pour but de fournir un dispositif qui supprime la commande manuelle en cas de blocage de mèche en créant un débourrage automatique. On y parvient, selon l'invention, par le fait que le régulateur comporte - une sortie reliée à la seconde ligne de pression - des moyens définissant une première valeur de pression de pilotage qui correspond à un début d'un premier déplacement du tiroir apte à provoquer une diminution du débit dans ladite première ligne de pression - des moyens définissant une deuxième valeur de pression de pilotage qui correspond à la fin du premier déplacement du tiroir et à l'annulation du debit dans ladite première ligne de pression ;; - des moyens définissant une troisième valeur de pression de pilotage qui correspond au début d'un deuxième déplacement du tiroir, à une mise à l'échappement de ladite première ligne de pression et à l'application dans ladite deuxième ligne de pression de la pression existant antérieure ment dans ladite première ligne de pression ; et par le fait que le dispositif comporte un clapet pilote ou autre moyen anti-retour équivalent dont le fonctionnement est piloté par la pression dans ladite première ligne de pression, ce clapet étant disposé dans une ligne-de communication entre ladite seconde ligne de pression et un échappement ou un réservoir, de façon que lorsque sa pression de pilotage est nulle le clapet interrompt ladite communication et que lorsque sa pression de pilotage n'est pas nulle, ladite communication est établie. On décrira ci-après une réalisation préférée d'un dispositif selon l'invention en référence aux figures 2 à 4 du dessin joint sur lequel : - la figure 2 est un schéma général du dispositif - la figure 3 est un schéma de la partie régulation, et - la figure 4 est une coupe d'une réalisation particulièrement avantageuse du distributeur. Le dispositif de l'invention comprend essentiellement un régulateur débit-pression 12 (figure 2 et 3) piloté par la pression dans la ligne III, comme le régulateur 6 de la technique antérieure, mais qui diffère du régulateur 6 par le fait qu'il est conçu et disposé pour commander l'alimentation des lignes de pression I et Il et qu'il est associé à un moyen anti-retour 13, par exemple un clapet, monté sur la ligne Il à l'extérieur de la portion de cette ligne qui relie le régulateur au côté tige du vérin 1. Le régulateur 12 comporte (figure 4) une chambre de régulation 14 dans laquelle coulisse un tiroir 15 dont le déplacement commande l'établissement ou l'interruption de certaines communications entre une ou plusieurs entrées de la chambre et une ou plusieurs sorties de la chambre, selon un principe bien connu. Le coulissement du tiroir est piloté par un piston 16 agissant, sous l'influence d'une pression de pilotage dans la ligne III, à l'encontre de l'action d'un ensemble de ressorts et de butées. Cet ensemble comprend (figure 4) un premier ressort 17 un second ressort 18, une butée mobile 19 et une butée fixe 20, la butée mobile 19 étant soumise à l'action du second ressort 18. Le premier ressort 17 détermine une première valeur de pression de pilotage, à savoir la valeur pour laquelle le tiroir commence une première course. Le second ressort 18 détermine une deuxième valeur de pression de pilotage, à savoir la valeur pour laquelle le tiroir commence une deuxième course.Le régulateur est conçu en sorte que la fin de la première course (déterminée par la butée 19) correspond à une annulation du début dans la ligne I et en sorte que la deuxième course correspond à une création progressive du débit dans la ligne Il au détriment du début dans la ligne I. La tension du ressort 17 est réglable par vis et écrou de façon en soi connue. Une entrée 12A du régulateur est alimentée en fluide hydraulique par une ligne V à partir d'une source appropriée, par exemple par l'intermédiaire d'un distributeur comme le distributeur 9 de la technique antérieure En positon de "travail" (9A) du distributeur, le régulateur est relié à la source 8 tandis que la ligne Il est en communication avec le réservoir par une ligne TTI, En position de "repos" (93) du distributeur, les liaisons sont interrompues. Le régulateur 12 est relié par une sortie 12B à la ligne I et, par une sortie 12D à la ligne Il. De préférence, des moyens sont prévus pour assurer dans ladite première ligne un débit inversement proportionnel à la pression de pilotage quelques soient les variations de la pression d'alimentation du régulateur, dans toute la première course du tiroir. Ces moyens comprennent par exemple, de façon en soi connue, un ensemble comportant (figure 4) un piston-compensateur de régulation de débit 21 coulissant dans un corps 22, le tout formant avec le régulateur un ensemble monobloc comme on le voit sur la figure 4. A cet ensemble monobloc, est de préférence incorporé le clapet anti-retour 13. Pour faciliter le rapprochement des figures 3 et 4, on a indique sur les deux figures les entrées ou sorties A,B,C,D,P et R de l'ensemble de régulation. On expliquera encore ci-après, sur un exemple le fonctionnement du régulateur à trois fonctions qui a été décrit, pour la commande automatique d'un outil de foration en fonction de la pression venant du moteur de foration. 10 - CONTROLE DU DEBIT ALLANT VERS LE VERIN DE POUSSE. Le débit accédant au vérin de poussée 1 par la ligne I est inversement proportionnel à la pression de pilotage dans la ligne IV pour une plage de pression réglable de 10 bars à 70 bars (exemple : plein débit pour une pression de 30 à 60 bars - diminution du débit pour une pression de 60 à 70 bars.) Ceci correspond à la première course du tiroir du régulateur, le premier ressort 17 déterminant la valeur 60 bars et la butée mobile 19 déterminant la valeur de 70 bars. 20 - ARRET DE LA POUSSEE. Une position transitoire, tout fermé, permet de stopper la poussée du vérin en coupant l'alimentation de celuici. Cette position transitoire correspond à une information de pression de foration supérieure à 70 bars (dans l'exemple précédent) avec une plage de maintien de 20 bars. Ceci correspond à la précontrainte du second ressort qui détermine la valeur 90 bars. 30 - INVERSION DE LtALIMENTATION DU VERIN DE POUSSEE. Si la pression de foration monte à une valeur supérieure à 70 + 20 soit 90 bars (exemple précédent), la troisième position du dispositif-sera à ce moment prise, permettant la mise au retour du côté fond du vérin, et l'alimentation du cté tige. Le vérin recule créant le débourrage recherché. 40 - REDEMARRAGE DE LA PORATION Le débourrage soulage le circuit de foration ; la pression de celui-ci chute à une valeur inférieure à 60 bars. Le dispositif reprend sa position initiale, sa rapidité étant contrôlée à travers un gicleur 23. Le clapet anti-retour 13 permet, au moment du débourrage et en absence de pression de pilotage (côté fond au réservoir), la fermeture de l'échappement du caté tige vers le réservoir, et le maintien de la pression venant du circuit principal de la ligne V à travers le tiroir de régulation. REVENDICATIONS 1 - Dispositif hydraulique pour commander un vérin à double effet dont la tige est solidaire d'un outil rotatif dont la rotation est elle-m#me commandée par un moteur hydraulique, ce dispositif comprenant une première ligne de pression alimentant le cdté fond du vérin, une deuxième ligne de pression alimentant le côté tige du vérin, une troisième ligne de pression partant du circuit d'alimentation du moteur hydraulique et aboutissant à une entrée de pilotage d'un régulateur à tiroir du type commandant un débit à partir d'une pression, ledit régulateur ayant une sortie reliée à la première ligne de pression, caractérisé par le fait que le régulateur comporte une sortie reliée à la seconde ligne de pression, des moyens définissant une première valeur de pression de pilotage qui correspond à un début d'une première course du tiroir apte à provoquer une diminution du débit dans ladite première ligne de pression, des moyens définissant une deuxième valeur de pression de pilotage qui correspond à la fin de la première course du tiroir et à l'annulation du débit dans ladite première ligne de pression, des moyens définissant une troisième valeur de pression de pilotage qui correspond au début d'une deuxième course du tiroir, à une mise à l'échappement ou à un réservoir de ladite première ligne de pression et à l'application dans ladite deuxième ligne de pression de la pression existant antérieurement dans ladite première ligne de pression, et par le fait que le dispositif comporte un clapet pilote ou autre moyen anti-retour équivalent dont le fonctionnement est piloté par la pression dans ladite première ligne de pression, ce clapet étant disposé dans une ligne de communication entre ladite seconde ligne de pression et un échappement ou un réservoir, de façon que lorsque sa pression de pilotage est nulle le clapet interrompt ladite communication et que lorsque sa pression de pilotage n'est pas nulle, ladite communication est établie, 2 1 Dispositif selon la-revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens définissant une première valeur de pression de pilotage comprennent un premier ressort, que les moyens définissant une deuxième valeur de pression de pilotage comprennent une première butée et que les moyens définissant une troisième valeur de pression de pilotage comprennent un deuxième ressort dont ladite première butée est solidaire et dont le déplacement est limité par une butée fixe. 3 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qutil comporte des moyens de compensation hydraulique pour assurer dans ladite première ligne un débit inversement proportionnel à la pression de pilotage quelques soient les variations de la pression d'alimentation du régulateur, dans toute la première course du tiroir. 4 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le régulateur, le clapet piloté ou autre moyen anti-retour piloté et les moyens de compensation hydraulique éventuels sont incorporés dans un ensemble monobloc 5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le régulateur est alimenté en fluide hydraulique par l'intermédiaire d'un distributeur.