Brevet FR2439894A1 — publié le 19800523

La présente invention concerne le travail des métaux par déformation, et plus précisément les pulsateurs pour les systèmes hydrauliques de commande des mécanismes de travail. L'invention s'applique notamment aux presses hydrauliques à charge pulsatoire destinées au calibrage des pièces pleines et creuses A axe allongé tels que les profilés et tubes de section variées en aciers â haute résistance, en alliages de titane ou en d'autres alliages. Pour obtenir les charges pulsatoires dans les mécanismes de travail, on utilise actuellement des pulsateurs électro-magnétiques, mécaniques, pneumatiques, hydrauliques ou combinés. Toutefois, parmi cette multitude de pulsateurs, les pulsateurs hydrauliques présentent le plus grand intérêt, puisqu'ils peuvent être utilisés pour la création d'un équipement de grande puissance â charge pulsatoire. L'élaboration d'un tel équipement a essentiellement pour but d'obtenir des grands efforts dans les mécanismes de travail, des hautes fréquences de charge et des rendements élevés. Pour y arriver, les pulsateurs doivent posséder une haute capacité d'écoulement, une grande rapidité de fonctionnement, être étanches, pouvoir utiliser 11 eau ou une émulsion aqueuse comme fluide de travail et être faciles à commander. Les principaux types de pulsateurs connus (pulsateurs â tiroir, à soupape ou à piston) n'ont pas trouvé une large application dans l'industrie du fait qu'ils sont compliqués, peu fiables et peu durables, que les efforts et les fréquences voulus sont difficiles à obtenir, que le rendement est faible et que les charges s'exerçant sur l'organe de travail ne sont pas complètement supprimées. On con nait un pulsateur plus perfectionné pour les systèmes hydrauliques de commande des mécanismes de travail (brevet des Etats Unis d'Amérique NO 3 851 667 et brevet de Grande-Bretagne NO 1 377 892). Ce pulsateur connu comprend un corps dont les alésages cylindriques comportent, disposés coaxialement, un poussoir, une soupape de charge et un piston pneumatique se déplaçant dans une enceinte communiquant avec le système pneumatique de commande. I1 est prévu dans le corps une chambre supérieure du piston de poussoir communiquant avec la canalisation haute pression, et une chambre inférieure du piston de poussoir communiquant avec le mécanisme de travail par 1' intermédiaire d'un clapet anti-retour. Dans ce pulsateur connu, les pressions spécifiques s'exer çant sur la face ou chanfrein de la soupape de charge diminuent avec l'accroissement de la pression du liquide dans le système, car le piston du vérin pneumatique presse la soupape de charge contre son chanfrein avec une force constante, alors que, au-dessous du poussoir, la force s'accroit avec l'augmentation de la pression du liquide dans le système.Lorsque la force agissant sur le poussoir atteint 50 % environ de l'effort développé par le piston du vérin pneumatique, le joint entre le chanfrein de la soupape de charge et son siège perd son étanchéité, ce qui provoque des fuites du liquide de travail qui augmentent au fur et à mesure que la pression du liquide dans le système s'accroît. Les fuites du liquide de travail ont pour conséquence une augmentation de la durée de montée de la pression dans le système, donc une augmentation de la durée du cycle technologique, une diminution du rendement de la presse et une usure rapide de la soupape de charge et du siège de cette soupape. En outre, lorsque se produit le retour du liquide quittant le mécanisme de travail, les pompes de la commande communiquent elles aussi avec la canalisation de retour, ce quinsduit le rendement du système hydraulique et conduit â une augmentation de l'encombre- ment du pulsateur, étant donné qu'il est nécessaire que les sections de passage soient plus grandes. La soupape de commande étant ouverte avant le début de la course de travail du mécanisme de travail, on est obligé d'utiliser un dispositif supplémentaire pour assurer l1étanchéité de la chambre inférieure du piston du poussoir, comme c'est le cas du système de commande décrit dans le certificat d'auteur de 1'URSS NO 506 514. Dans le cadre de l'invention, on s'est proposé de créer un pulsateur pour système hydraulique de commande des mécanismes de travail, dans lequel les pressions spécifiques s'exerçant sur le chanfrein de la soupape de charge soient constantes et ne dépendent pas des variations de la pression du liquide dans le système hydraulique, dans lequel les pompes soient isolées de la canalisation de retour pendant le retour du liquide quittant le mécanisme de travail, l'étanchéité de la chambre inférieure du piston du poussoir étant assurée dans le pulsateur lui-meme sans aucun dispositif supplémentaire. A cet effet, l'invention a pour objet un pulsateur pour sys tème hydraulique de commande des mécanismes de travail, du type comprenant, disposés coaxialement dans des alésages cylindriques d'un corps les uns au-dessus des autres, un poussoir constitué par un piston muni d'une tige, une soupape de charge et un piston pneumatique se déplaçant dans une enceinte qui communique avec un système pneumatique de commande, une chambre supérieure communiquant avec la conduite haute pression étant prQvue au-dessus du piston du poussoir, alors qu'au-dessous de ce piston du poussoir se trouve une chambre inférieure communiquant avec le mécanisme de travail par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour, ce pulsateur étant caractérisé par le fait qu'il comprend une barre dont une extrémité est mEcanique- ment reliée au piston pneumatique et l'autre, à la face d'extrémité de la tige et qui traverse une ouverture pratiquée dans la soupape de charge, celle-ci étant montée avec un jeu par rapport â la tige du poussoir, en ce qu'il est prévu au-dessus du piston du poussoir une chambre auxiliaire qui constitue un prolongement de la chambre supérieure adjacente au piston du poussoir et est limitée par une arête active servant à séparer ces deux chambres lorsque le piston vient en contact avec cette arête lors de la montée du poussoir destinée å ouvrir la soupape de charge, ladite chambre auxiliaire étant en communication avec le mécanisme de travail, et en ce qu'une chambre annulaire est réalisée coaxialement au-dessus de la chambre inférieure du piston du poussoir, cette chambre annulaire étant séparée de la chambre inférieure du piston par une arête active qui coopère avec le piston du poussoir et communique avec la soupape de commande du retour du poussoir. L'avantage du pulsateur ainsi réalisé consiste en ce qu'il assure une étanchéité parfaite pendant toute la durée du cycle de fonctionnement et qu'il permet d'isoler la canalisation haute pression de la canalisation de retour lors du retour du liquide quittant le.mécanisme de travail, afin d'accumuler l'énergie fournie par les pompés, et de sinplifier le système de commande du retour du poussoir. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation, faite en se référant au dessin annexé représentant schématiquement un pulsateur conforme à l'invention. Le pulsateur pour système hydraulique de commande des mécanismes de travail comprend un corps 1 dont les alésages cylindriques contiennent un piston pneumatique 2 se déplaçant dans une enceinte 3 qui communique avec un système pneumatique de commande comprenant un tiroir distributeur 4 et un régulateur de pression 5. Le pulsateur comprend également une soupape de charge 6 munie d'un ressort 7 et un poussoir 8 se composant d'une tige 9 et d'un piston 10. Entre la tige 9 et le piston 2 est disposée une barre 11. Au-dessus du piston 10 du poussoir 8 se trouvent une chambre supérieure 12 et une chambre auxiliaire 13 limitée par une arête de travail 14 servant à séparer ces chambres 12 et 13 lorsque le piston 10 vient en contact avec cette arête lors de la montée du poussoir 8 destinée à ouvrir la soupape de charge 6. Au-dessous du piston 10 du poussoir 8 se trouvent une chambre inférieure 15 et une chambre annulaire 16 séparée de la chambre 15 par une arête de travail 17. I1 est prévu également une chambre annulaire 18 de la soupape de charge 6 et une chambre 19 se trouvant sous cette soupape. La chambre 12 communique avec la canalisation haute pression comprenant une pompe 20 et un ballon 21; la chambre 13 communique avec un mécanisme de travail 22, avec la chambre 18 et, par un clapet antiretour 23, avec la chambre 15 communiquant elle-même avec un ballon 24; la chambre 16 communique avec une soupape 29 de commande de retour du poussoir 8, et la chambre 19 avec une canalisation de décharge 26. Le fonctionnement du pulsateur est le suivant. En position initiale, le piston pneumatique 2 retient le poussoir 8 dans sa position basse extrême sous l'action de la pression d'air régnant dans l'enceinte 3, et le ressort 7 presse la soupape de charge 6 contre son siège. Lorsque la pompe 20 est mise en marche, le liquide, à travers les chambres 12 et 13 du corps 1 du pulsateur, arrive au mécanisme de travail 22, à la chambre 18 de la soupape de charge 6 et à la chambre 15 à travers le clapet anti-retour 23. La pression du liquide dans le système augmente et le mé- canisme de travail 22 effectue la course de travail.Lorsque la pression du liquide dans le système atteint la valeur correspondant à celle de la pression d'air réglée dans l'enceinte 3, le poussoir 8 commence à se déplacer vers le haut sous l'action de la force agissant du côté de la chambre 15 et en surmontant la résistance du piston pneumatique 2, transmise par l'intermédiaire de la barre 11. Dès que le poussoir parcourt la distance h, le piston 10 vient en contact avec l'arête 14, et les chambres 12 et 13 deviennent isolées l'une de l'autre. Le liquide provenant de la pompe 20 continue à arriver au ballon 21 en y accumulant de l'énergie. Lorsque la tige 9 se déplaçant vers le haut parcourt la distance H, elle vient en contact avec la soupape de charge 6 et ouvre celle-ci, en surmontant la résistance du ressort 7.Au moment de la montée du poussoir 8, les chambres 15 et 16 se mettent en communication l'une avec l'autre, et leur étanchéité est assurée par la soupape de commande 25. La soupape de charge 6 est retenue en position d'ouverture grâce à la différence des pressions du liquide dans les chambres 13 et 15, cette différence étant déterminée par la capacité du ballon 24. A ce moment, le liquide quittant le mécanisme de travail 22 arrive à la canalisation de décharge 26 à travers la soupape de charge 6. La course à vide du mécanisme de travail 22 se produit A la fin de cette course, la soupape de commande 25 reliée audit mécanisme (cette liaison n'est pas représentée sur le dessin) commande la décharge du liquide des chambres 15 et 16, de sorte que le poussoir 8 revienne à sa position initiale. La tige 9 se déplaçant vers le bas libère la soupape de charge 6 qui, sous l'action du ressort 7, se rabaisse sur son siège et sépare les chambres 18 et 19 l'une de l'autre. Dès que le piston 10 quitte la zone de l'arête 14, les chambres 12 et 13 se remettent en communication. Lorsque le poussoir 8 revient sur son siège, les chambres 15 et 16 sont séparées par l'arête 17, ce qui assure l'étanchéi- té de la chambre 15 et du ballon 24. Le liquide arrive de nouveau au mécanisme de travail 22 depuis la pompe 20, et le cycle se répète. La commande de l'effort exercé sur le piston 2 et, par conséquent, de la pression du liquide dans le système-hydraulique, s'effectue par variation de la pression d'air dans l'enceinte 3 à l'aide du régulateur de pression 5 et du tiroir distributeur 4. Du fait que les pressions spécifiques s'exerçant sur le chanfrein de la soupape de charge 6 ne dépendent pas des variations de la pression du liquide dans le système, une bonne étanchéité de la canalisation haute pression pendant la course de travail est assurée. Pendant le retour du liquide du mécanisme de travail 22, la pompe 20 de commande est isolée de la canalisation de retour ou de décharge 26, grâce à quoi il se produit pendant cette période une accumulation d'énergie dans le ballon 21. Le pulsateur ainsi réalisé possède une haute rapidité de fonctionnement (temps de réponse : 0,03 s au maximum), une capacité d'écoulement de 1 000 à 5 000 1/mon, et il est étanche pendant toute la durée du cycle de fonctionnement, ce qui permet de l'utiliser pour la commande des distributeurs à grand débit et de créer par exemple des presses à charge pulsatoire développant des efforts de 1 000 T et plus, à une fréquence de charges de 10 à 20 Hz et avec un rendement élevé du système hydraulique. REVENDICATION Pulsateur pour système hydraulique de commande des mécanis- mes de travail, du type comprenant, disposés coaxialement dans des alésages cylindriques d'un corps les uns au-dessus des autres, un poussoir constitué par un piston muni d'une tige, une soupape de charge et un piston pneuma;;tique se déplaçant dans une enceinte qui comrunique avec un système pneumatique de commande, une chambre supérieure communiquant avec la conduite haute pression étant prévue au-dessus du piston du poussoir, alors qu(au-dessous de ce piston du poussoir se trouve une chambre inférieure coxmuniquant avec le mécanisme de travail par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour, ce pulsateur étant caractérisé par le fait qu'il comprend une barre dont une extrémité est mécaniquement reliée au piston pneumatique et l'autre, à la face d'extrémité de la tige et qui traverse une ouverture pratiquée dans la soupape de charge, celle-ci étant montée avec un jeu par rapport à la tige du poussoir, en ce qu'il est prévu au-dessus du piston du poussoir une chambre auxiliaire qui constitue un prolongement de la chambre supérieure adjacente au piston du poussoir et est limitée par une arête active servant à séparer ces deux chambres lorsque le piston vient en contact avec cette arête lors de la montée du poussoir destinée à ouvrir la soupape de charge, ladite chambre aXxi- liaire étant en communication avec le mécanisme de travail, et en ce qu'une chambre annulaire est réalisée coaxialement au-dessus de la chambre inférieure du piston du poussoir, cette chambre annulaire étant séparée de la chambre inférieure du piston par une arête active qui coopère avec le piston du poussoir et communique avec la soupape de commande du retour du poussoir.