Brevet FR2441748A1 — publié le 19800613

Vérin a inversion automatique du mouvement du piston pour commandes hydrauliques ou pneumatiques. L'invention concerne un vérin de manoeuvre pour commandes par fluide, comprenant un piston a mouvement alternatif et un dispositif automatique d'inversion du sens de mouvement du piston. Pour produire les mouvements d'asservissement, de réglage et de commande nécessaires dans les installations de commande pneumatiques et hydrauliques, il est avantageux d'utiliser des dispositifs de manoeuvre actionnés par le fluide de pression lui-meme. Pour cette application, on connaSt des vérins dont le piston, effectuant les mouvements d'asservissement ou autres, est accouplé a l'appareil a manoeuvrer et est maintenu en permanence en mouvement par un dispositif d'inversion. L'un des moyens connus pour inverser le mouvement du piston sont des interrupteurs de fin de course, avec lesquels le piston vient en contact a ses positions extremes et dont la commutation provoque l'interversion de l'alimentation et de l'évacuation du fluide de pression.On connaSt aussi différentes commandes par des tiroirs qui sont, soit couplés mécaniquement au piston et suivent donc ses déplacements, soit commutés par le fluide de pression, lequel est dans ce cas commandé par le piston de manoeuvre, agissant sur des canaux de commande débouchant dans le cylindre du vérin. Les vérins connus sont équipés de dispositifs d'inversion relativement compliqués et cortex Malgré cela, il est difficile de changer la course du piston ou de commander les mouvements de piston individuellement. Il existe cependant des applications qui demandent des courses de piston différentes et aussi des mouvements de piston adaptés individuellement aux besoins, tels qu'une extension rapide et une rétraction lente du piston. De sim- ples interrupteurs de fin de course ou un distributeur à tiroir pour inverser le mouvement du piston ne permettent pas d'obtenir ce résultat, ou seulement par des solutions conteuses. -L'invention vise a simplifier les vérins connus pour commandes hydrauliques ou pneumatiques et 9 les perfectionner en particulier en ce qui concerne leur dispositif d'inversion pour que des besoins distincts puissent titre satisfaits de façon simple. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le dispositif d'inversion est composé d'un élément de siège qui présente au moins un canal d'alimentation et au moins un canal de décharge, ainsi que d'une plaque d'inversion disposée mobile au-dessus de l'élément de siège, qui délimite avec cet élément une chambre de pression, communiquant par une section de passage étranglée avec l'intérieur du cylindre du vérin, et qui commande l'ouverture et la fermeture des canaux d'alimentation et de décharge par des clapets ou des organes analogues déplaçables en sens opposés. Cette disposition simple permet de produire des mouvements de commande distincts, nécessitant jusqu'à présent des interrupteurs manométriques ou des rythmeurs et des soupapes de travail commandées par eux. L'appareil selon l'invention remplit en mEme temps les fonctions des interrupteurs manométriques et des soupapes de travail. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'élément de siège est.disposé fixe dans le cylindre, constituant de préférence un fond de cylindre, et le piston est pourvu d'un ressort de rappel. Le dispositif d'inversion produit dans ce cas une inversion fonction de la pression du vérin oscillant a simple effet. Ce mode de réalisation est applicable de façon particulièrement avantageuse lorsque le piston doit entre étendu rapidement à des intervalles de temps déterminés et doit ensuite être rétracté lentement. Selon un autre mode de réalisation du vérin de l'invention, l'éliment de siège est constitué par le piston, lequel présente un prolongement, de préférence coaxial, qui est guidé à joint étanche dans le cylindre et présente un canal pour l'amenée du fluide d'actionnement å l'élément de siège ou pour la décharge. Un ressort de rappel n'est pas nécessaire dans ce mode de réalisation parce que le piston est rappelé par le fluide de pression lui-meme. La fréquence du mouvement alternatif du piston est pratiquement indépendante dans ce cas de la pression du fluide d'actionnement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins schématiques annexés, sur lesquels la figure 1 est une coupe axiale d'un vérin selon un premier mode de réalisation la figure 2 est une coupe axiale d'un vérin selon un autre mode de réalisation ; et la figure 3 est une coupe axiale d'encore une autre variante de réalisation de l'invention. Dans tous les exemples représentés, le vérin de manoeuvre est désigné dans son ensemble par 1 et l'alésage de son cylindre est désigné par 2. Dans l'alésage 2 est disposé un piston 3 qui peut être déplacé en va-et-vient pour produire les mouvements d'asservissement, de réglage ou de commande. Le vérin comprend en outre un dispositif d'inversion 4. Le dispositif d'inversion 4 comprend un élément de siège 5 qui présente au moins un canal d'alimentation 6 et au moins un canal de décharge 7 pour l'amenée respectivement l'évacuation du fluide d'actionnement. Au-dessus de l'élément de siège 5 est disposée mobile une plaque d'inversion 8 qui délimite une chambre de préssion 9 située entre elle-meme et l'élément de siège 5. Cette chambre de pression communique avec la partie de l'alésage 2 située de l'autre côté de la plaque d'inversion 8 a travers un orifice d'étranglement 10. A la plaque d'inversion 8 est relié enfin au moins un clapet ll pour la fermeture ou l'ouverture d'un canal de décharge 7. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le piston 3 est pourvu d'un ressort de rappel 12 et solidarisé d'une tige de piston 13 qui se prolonge à l'extérieur à travers un fond de cylindre et transmet les mouvements du piston. L'élément de siege 5 est disposé fixe dans l'alésage 2 et étanché par des joints toriques 14. L'élément de siège 5 de cet exemple constitue un fond de cylindre. Pour l'amenée du fluide d'actionnement, la paroi extérieure du cylindre présente un orifice de raccordement 15 qui débouche dans une chambre annulaire 16 ménagée dans l'élément de siège 5 et d'od part le canal d'alimentation 6, dont la plaque d'inversion 8 commande l'ouverture ou la fermeture. La partie inférieure de l'élément de siège 5 présente un évidement 17 qui sert à l'évacuation du fluide d'actionnement et dans lequel est disposé également le clapet ll pour l'ouverture ou la fermeture du canal de décharge 7. Lorsqu'un fluide de pression, de l'air comprimé par exemple, est introduit dans le vérin à travers l'orifice 15, il agit A travers la chambre annulaire 16 et le ou les canaux d'alimentation 6 sur la plaque d'inversion 8. Cette plaque est de ce fait soulevée et avec elle le clapet Il, lequel ferme alors le canal de décharge 7. Le fluide de pression qui continue 8 pénétrer dans le vérin provoque une élévation de la pression dans la chambre de pression 9 sous la plaque d'inversion 8 puisque son entrée rapide dans la partie intérieure du cylindre à travers l'orifice d'étranglement 10 et travers la petite fente entre l'alésage 2 et le pourtour de la plaque d'inversion 8 est empochée par la faible section de ces passages. Cette pression accrue maintient le clapet ll en position fermée.Cependant, le fluide de pression qui pénètre par les passages d'étranglement mentionnés dans la partie intérieure de l'alésage 2 du cylindre finit par déplacer le piston 3 contre la force du ressort de rappel 12 vers le haut, ce qui correspond a l'extension de la tige du piston 13 et 9 l'exécution du mouvement désiré d'asservissement,de de réglage ou de commande. La vitesse du piston et, partant, la fréquence ou le rythme de travail du vérin dépendent de la pression du fluide de pression amené. Dès que le piston a atteint sa position de point mort haut il s'établit dans l'alésage 2 une pression qui finit par approcher la pression dans la chambre 9.Comme la pression dans la partie intérieure de l'alésage 2 agit sur toute la face de la plaque d'inversion 8 et que la face utile de la chambre de pression 9 est plus petite qu'elle, la différence correspondant à l'aire de fermeture du clapet 11, la plaque d'inversion 8 est abaissée et le canal de décharge 7 est ouvert, tandis que les canaux d'alimentation 6 sont en meme temps fermés. Le fluide de pression de l'alésage 2 peut alors s'échapper â l'extérieur à travers l'orifice d'étranglement lO, la chambre de pression 9, le canal de décharge 7 et l'évidement 17. Cela a pour conséquence que le piston 3 est abaissé par le ressort de rappel 12, jusqu'a ce qu'il ait atteint sa position extrême inférieure, où commence un nouveau cycle de travail identique à celui qui vient d'étire décrit.La vitesse de rétraction du piston 3 est déterminée par la section de l'orifice d'étranglement 10. L'exemple de réalisation représenté sur la figure 2 se distingue essentiellement de celui de la figure 1 par l'incorporation du dispositif d'inversion 4 dans le piston 3. L'élément de siège 5 est dans ce cas formé par une partie du piston 3, dans l'axe de laquelle est situé le canal 6 pour l'alimentation du fluide d'actionnement. Le canal 6 traverse le piston et un prolongement coaxial 18 qui est disposé coulissant - étanché par une garniture annulaire 19 - dans un alésage 20 d'une partie de plus petit diamètre du cylindre du vérin. Le canal 6 débouche dans l'alésage 20 et comX munique avec l'extérieur à travers un orifice 15 ménagé dans la paroi latérale de la partie de plus faible diamètre du cylindre pour 1'ame- née du fluide d'actionnement.Pour l'évacuation du fluide de pression, ce mode de réalisation comprend deux clapets ll disposés chacun dans un canal de décharge 7 qui communique à travers l'alésage 2 du cylindre avec une fente 21 ménagée dans la paroi latérale du cylindre et formant une ouverture de décharge s'ouvrant à l'extérieur. Un doigt 22 solidaire du piston 3 traverse la fente 21 et fait saillie l'extérieur pour la transmission des mouvements du piston 3 à l'extérieur. De façon analogue à ce qui a été decrit pour l'exemple de réalisation de la figure 1, le fluide de pression introduit a travers l'orifice de raccordement 15, l'alésage 20 et le canal d'alimentation 6 soulève la plaque d'inversion 8, ce qui entraîne la fermeture des canaux de décharge 7 par les clapets ll. Dans la chambre de pression 9 s'établit alors une pression qui fait descendre le piston 3 jusqu' sa position extrême opposée.Des que cette position est atteinte, la pression dans la chambre 9 s'égalise à travers l'orifice d'étranglement 10 et la faible fente de passage au pourtour de la plaque 8 avec la pression régnant dans la partie intérieure de l'alésage 2 du cylindre, avec la conséquence que la plaque d'inversion 8, du fait que sa plus grande face utile est chargée par la pression dans l'alésage 2, est déplacée vers le bas, si bien que le canal d'alimentation 6 est fermé et que les deux canaux-de décharge 7 sont ouverts. La pression dans l'alésage 2 est ensuite détendue lentement à travers l'orifice d'étranglement 10 et le piston 3 est repoussé lentement a sa position extrême supérieure sous l'effet de la pression exercée sur la section droite du prolongement coaxial 18 du piston 3 par le fluide de pression introduit å travers l'orifice de raccordement 15. La figure 3 représente une variante où le dispositif d'inversion 4 est également incorporé dans le piston 3. Le prolongement coaxial 18 du piston 3 fait dans ce cas saillie à l'extérieur, sa traversee du cylindre étant étanchée, et le canal de décharge 7 débouche dans le prolongement 18 creux Lorsque le canal de décharge 7 est ouvert, le clapet 11 étant écarté de son siège et la plaque d'inversion -8 occupant la position inférieure représentée sur la figure 3, le fluide de pression pénétrant par l'orifice de raccordement 15 et agissant sur le côté inférieur du piston 3 soulève ce dernier et l'amène å la position représentée.Dès que le piston 3 a atteint sa position extrême supérieure, la pression qui agit travers les canaux d'alimentation 6 sur la plaque d'inversion 8 soulève cette plaque et provoque ainsi la fermeture du canal de décharge 7. La pression qui s'établit à ce moment dans la chambre 9 et qui agit sur une face utile qui dépasse la section droite du prolongement 18 de l'aire de piston chargée par le fluide de pression se trouvant sous le piston 3, fait descendre le piston 3. Lorsqu'il est arrivé a sa position extrême inférieure, la pression dans l'alésage 2 du cylindre monte de nouveau, comme dans les exemples de réalisation décrits précédemment, par suite de l'arrivée-de fluide de pression a travers l'orifice d'étranglement 10, jusqu'à ce que la plaque d'inversion soit déplacée vers le bas, les deux canaux d'alimentation 6 soient fermés et le canal de décharge 7 ouvert. L'inversion ainsi produite a pour conséquence que le piston 3 retourne à sa position extrtme supérieure représentée sur la figure 3. REVENDICATIONS 1. Vérin pour commandes par fluide, comprenant un piston & mouvement alternatif et un dispositif automatique d'inversion du sens de mouvement du piston, caractérisé en ce que le dispositif d'inversion (4) est composé d'un élément de siège (5) qui présente au moins un canal d'alimentation (6) et au moins un canal de décharge (7), ainsi que d'une plaque d'inversion (8) disposée mobile au-dessus de l'élément de siège, qui délimite avec cet élément une chambre de pression (9), communiquant par une section de passage étranglée (10) avec l'intérieur (2) du cylindre du vérin, et qui commande l'ouverture et la fermeture des canaux d'alimentation (6) et de décharge (7) par des clapets (11) ou des organes analogues déplaçables en sens opposés. 2. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de siège (5) est disposé fixe dans le cylindre du vérin, l'élément de siège constituant de préférence un fond de cylindre, et le piston (3) est pourvu d'un ressort de rappel (12). 3. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de siège (5) est constitué par le piston (3), lequel présente un prolongement (18), de préférence un prolongement coaxial, qui est guidé à joint étanche dans le cylindre du vérin et présente un canal (6) pour l'amenée du fluide d'actionnement å l'élément de siège (5) ou pour la décharge.