Brevet FR2459096A1 — publié le 19810109

1. L'invention se rapporte à un dispositif de commande de la contre- pression exercée sur le piston du multiplicateur d'une machine à coulée sous pression fonction- nant selon un principe à phases multiples, cette compression étant destinée au réglage de l'amplification de pression à la phase de maintien sous pression, ledit dispositif comprenant un circuit dans lequel un limiteur de pression est monté dans une canalisation qui relie la chambre annulaire du multipli- cateur et un réservoir de fluide sous pression, ainsi qu'un réservoir de pression de commande destiné au réglage du seuil de réponse du limiteur de pression. La demande de brevet DT-OS n0 1 901 747 décrit un dispositif de ce type. Le réservoir de pression de commande que comprend ce dispositif consiste en un accumulateur de pression formé d'un récipient rigide. Ce genre de montage a pour conséquence une variation défavorable de la pression lors de la réponse du limiteur de pression et provoque, en conséquence, le phénomène dit "d'oscillations parasites" lorsque la pression de maintien atteint une valeur maximale et une sur-régulation de la pression de maintien adoptée lorsque celle-ci est à une valeur moyenne. Il faut compenser ces oscillations parasites et cette sur-régulation par une force de fermeture correspondante élevée qui impose en consé- quence une complexité accrue de la construction s'il faut éviter que la pièce moulée comporte des bavures et empêcher des réouvertures répétées du moule avec, pour conséquence, des projections de métal liquide vers l'extérieur. L'invention a pour objet un dispositif du type tel que spécifié, mais perfectionné, de manière qu'à la fin de la phase de remplissage du moule, la pression exercée par le piston d'injection monte rapidement à la valeur souhaitée de maintien sans provoquer aucune oscillation parasite ni aucune sur-régulation, cette valeur ne variant plus pendant la phase de maintien de la pression. Selon une particularité essentielle de l'inven- tion, au moins le réservoir de pression de commande est déformable élastiquement. 2459'096 2. Cette élasticité de ce réservoir selon l'inven- tion a pour effet avantageux que la force de fermeture s'exerçant sur le limiteur de pression suit une courbe carac- téristique d'élasticité qui n'est pas linéaire. Le principe de l'invention a non seulement l'avantage recherché d'éviter les oscillations parasites et la sur-régulation de la pression de maintien avec néanmoins une montée rapide en pression, mais, de plus, celui que la montée en pression précédant la phase de maintien de la pression suit une courbe à pente régulière et que la pression de maintien est plus constante que dans les modes de réalisa- tion antérieurs, même lorsque la valeur adoptée de cette pression est basse, et, de plus, les différences de temps de montée en pression sont réduites en cas de diminution des pressions de maintien réglées. Selon une autre particularité avantageuse de l'invention se répercutant en particulier sur la courbe caractéristique non linéaire de la force de fermeture, le réservoir de pression de commande qui est déformable élasti- quement peut constituer une enceinte de réserve de la pression de fermeture nécessaire pour le limiteur de pression, cette enceinte étant en un matériau dont la courbe caractéristique d'élasticité n'est pas linéaire en fonction de sa déformation. Le réservoir de pression de commande est formé de préférence de multiples récipients raccordés les uns aux autres et poûvant consister en des flexibles ou analo- gues. Par ailleurs, le réservoir de pression de commande peut être branché sur la chambre sous pression de commande du limiteur de pression au moyen d'un distributeur commandé en fonction d'une pression. Ce montage permet une attaque du multiplicateur exactement réglée dans le temps, c'est-à-dire permet d'éviter de manière certaine que le piston du multi- plicateur soit libéré prématurément, en particulier lorsque la chambre sous pression de commande du limiteur de pression peut être raccordée, au moyen du distributeur et par l'inter- médiaire d'une canalisation, à la chambre annulaire de ce multiplicateur. La commande du distributeur peut aussi être électrique. 3. L'invention va être décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limi- tatif et sur lesquels: - la figure 1 est une représentation partielle schématique du dispositif d'injection et du circuit hydrau- lique de commande; - la figure 2 représente schématiquement à échelle agrandie le limiteur de pression monté entre la chambre annulaire du multiplicateur et le réservoir de fluide sous pression; - la figure 3 est un graphique représentant la courbe caractéristique d'élasticité de la force de fermeture s'exerçant sur le corps de soupape du limiteur de pression; et la figure 4 est un graphique représentant la pression en fonction du temps au cours du processus de remplissage du moule d'une machine à coulée sous pression pendant un processus de coulée. La figure 1 ne représente que les éléments d'une machine à coulée sous pression qui sont nécessaires à la compréhension de l'invention afin de clarifier le dessin. La référence 1 désigne la tige du piston non représenté d'une machine à coulée sous pression, tige dont l'extrémité arrière est fixée à un piston de commande 2. Pendant un cycle de coulée, ce piston se déplace dans un cylindre de commande 3 en trois phases successives de sa position extrême arrière représentée sur le dessin à une position extrême antérieure pour retourner ensuite à la position extrême arrière. Le cylindre de commande 3 débouche à l'extrémité arrière dans un cylindre 5 de multiplicateur ayant un diamètre supérieur et dans lequel est translatable axialement un piston 6 de type connu à gradin. Le piston 6 subdivise le volume interne du cylindre 5 de multiplicateur en une chambre sous pression 7 et une chambre annulaire multiplicatrice 8. Le piston de commande 2 subdivise de son côté le volume interne du cylindre 3 en une chambre 9 sous pression de rappel et une chambre 4 sous pression de travail. La partie 12 du piston 6 du multiplicateur dont la section 4. est la plus faible et dont le diamètre peut être égal à celui du piston de commande 2 pénètre dans le cylindre de commande 3. Le piston 6 est traversé par un canal 11 pouvant être fermé par une soupape de retenue 10 et qui fait communiquer la chambre sous pression 7 du cylindre 5 avec la chambre 4 sous pression de travail du cylindre de commande 3. Lorsque le piston 6 du multiplicateur est à la position extrême arrière représentée sur la figure 1, il est appliqué contre une butée 13. Une soupape 15 à fermeture rapide peut raccor- der la chambre 7 sous pression par une canalisation d'alimen- tation 14 à un réservoir 16 de fluide sous pression. La chambre annulaire 8 du multiplicateur peut se décharger dans un réservoir 35 de fluide sous pression par des canalisations 33 et 34 et par l'intermédiaire d'un limi- teur de pression 17 monté entre ces canalisations. La chambre sous pression de commande du limiteur 17 communique par une canalisation 19 avec un distributeur 21 et loge aussi un ressort de rappel 18 pour permettre d'exercer sur le corps de soupape 17' une pression dans le sens de la fermeture et pour permettre le réglage du seuil de réponse. Le distributeur 21 communique par une canali- sation 20 avec la chambre annulaire 8 du multiplicateur et par une autre canalisation- 25 avec le réservoir 26 de pression de commande. La commande de ce distributeur est par ailleurs assurée par une canalisation 23 qui le relie au réservoir 16 de fluide sous pression et par une canalisation 24 qui le relie à la chambre sous pression 7 du cylindre 5 du multiplicateur. Le tiroir du distributeur 21 occupe sa position extrême droite, dans la représentation de la figure 1, entre le début de la phase A de l'avance initiale du piston d'injection et approximativement la fin de la phase B de remplissage du moule (voir figure 4). Ainsi, le corps de soupape 17' du limiteur de pression 17 reçoit des canali- sations 19 et 20 la pression régnant dans la chambre annulaire 8 du multiplicateur, cette pression étant orientée dans le sens de fermeture de ce limiteur, de sorte que le piston 6 du multiplicateur est retenu à la position initiale 5. représentée sur la figure 1. Le distributeur 21 est manoeuvré de manière connue pour le branchement du réservoir 26 sur la chambre sous pression de commande du limiteur de pression 17 par l'élévation de la pression dans la chambre sous pression 7 du cylindre 5 du multiplicateur à la fin d'une phase de remplissage du moule, cette pression s'exerçant sur la grande surface gauche du tiroir du distributeur contre la pression du réservoir 16 qui s'exerce sur sa petite surface droite. Lors du dépassement du seuil de réponse qui est réglé par la pression du réservoir 26 dans le limiteur de pression 17, le piston 6 du multiplicateur est libéré en raison de la pression régnant dans la chambre annulaire 8. Le réservoir 26 de pression de commande est alimenté par le réservoir 16 de fluide sous pression qui, de son côté, est chargé par un raccord P à une pompe, ces réservoirs étant reliés par une canalisation 27 sur laquelle sont montés un clapet de retenue 28 et une soupape 29 réduc- trice de pression. Dans le montage de la figure 1, un distri- buteur électro-hydraulique 30 de réglage de pression est prévu, par exemple, pour piloter la soupape réductrice 29 avec laquelle il est monté en série au moyen d'une canali- sation de commande 31, une autre canalisation 32 reliant ce distributeur électro-hydraulique au réservoir 35 de fluide sous pression. Le réservoir 26 de pression de commande consiste, dans l'exemple de réalisation de la figure 1, en trois flexibles 36 dont une extrémité de chacun est raccordée à la canalisation 25 aboutissant au distributeur 21 et l'autre extrémité est fermée. Il est cependant possible aussi d'uti- liser des flexibles 36 en nombre différent selon les impéra- tifs technologiques. Le déroulement du processus de remplissage du moule en trois phases, qui peut être exécuté au moyen du dis- positif d'injection décrit, est très généralement bien connu dans la technique et donc ne sera pas décrit. Le mode de fonctionnement du dispositif selon l'invention va être précisé en regard des figures 2 à 4. 6. Le niveau de la pression de fermeture exercée par le réservoir 26 de pression de commande sur le corps de soupape 17' du limiteur de pression 17, c'est-à-dire le seuil de réponse de ce limiteur 17 et donc aussi le niveau de la pression de maintien sont déterminés d'une part par la pression régnant dans le réservoir 16 de fluide sous pression et, d'autre part, par le réglage de la soupape réductrice 29. Le circuit se composant du limiteur de pression 17 équipé du ressort de rappel 18, du distributeur 21, du - 10 réservoir 26 de pression de commande qui se compose des flexibles 36 ainsi que des canalisations 19, 25 et 33 qui raccordent ces composants forme avec le liquide sous pression un système qui est déformable élastiquement lors des variations de pression. Ce système oppose une force de ferme- ture élastique F, qui s'accroît plus ou moins rapidement selon sa courbe caractéristique d'élasticité, aux coups de bélier s'exerçant sur le corps de soupape 17' du limiteur de pression 17 et qui apparaissent après branchement du réser- voir 26 sur la chambre sous pression de commande du limiteur de pression 17 vers la fin de la phase de remplissage du moule et au moment auquel la pression régnant dans la chambre annulaire 8 du multiplicateur s'approche du seuil de réponse auquel ce limiteur de pression 17 est réglé. La variation de la force élastique de fermeture F en fonction de la course V de la soupape n'est pas linéaire en raison de la disposition selon l'invention qui est desti- née à inhiber les oscillations parasites et la sur-régulation de la pression de maintien. Cette variation va être décrite en regard des figures 2 et 3. La figure 2 représente le limiteur de pression 17. La force statique de fermeture s'exerçant sur son corps de soupape 17' est prédéterminée par la pression régnant dans les flexibles 36 et par la force du ressort de fermeture 18. * La courbe caractéristique d'élasticité de la force de ferme- * 35 ture F dépend cependant aussi de la déformation élastique et du volume des flexibles 36, des canalisations 25 et 19 ainsi que de la soupape 17 et du distributeur 21. 7. La figure 3 représente la relation entre la force de fermeture F s'exerçant sur le corps de soupape 17' et la course V de cette soupape. Sur cette figure, la référence M désigne le seuil de réponse pour un réglage de la pression de maintien à une faible valeur, la référence N désigne le seuil de réponse pour un réglage de la pression de maintien à une valeur élevée et la référence R désigne la force de précon- trainte du ressort 18 plus la force produite par la pression de commande. Au seuil de réponse, la force d'ouverture F' est égale à la force de fermeture F (équilibre des forces), les forces F et F' ne différant que par leur signe. La courbe 37 en S, dont la pente commence par croître, puis décroît, caractérise un circuit relativement peu élastique dans lequel une faible course A.V de la soupape provoque déjà une forte augmentation AF de la force de fermeture. Par contre, la courbe 38 en S caractérise un circuit à élasticité relati- vement grande. Il est possible de modifier la forme de ces courbes 37 et 38 essentiellement en S par le choix corres- pondant des paramètres mentionnés plus haut. La variation de la courbe se rapproche d'autant plus de l'allure de la courbe 37 vers celle de la courbe 38 que le volume des flexibles 36 est grand et que le matériau de ceux-ci est élastique. Il est nécessaire, pour que le limiteur de pression 17 réponde de manière optimale, que la courbe en S comprenne aussi bien au début qu'à la fin une plage dans laquelle une course AV relativement grande de la soupape provoque un faible accrois- sement AF de la force de fermeture. Il doit être certain que le corps de soupape 17' s'écarte immédiatement de son siège aussi bien lorsque la force de fermeture F est faible (= pression élevée de maintien) que lorsque la force de ferme- ture F est élevée (basse pression de maintien) et qu'une section de passage suffisante soit libérée brusquement pour le liquide sous pression que contient la chambre annulaire 8 du multiplicateur. Le niveau de la pression de maintien prévue détermine si le travail doit s'effectuer dans la partie à pente décroissante ou dans la partie à pente crois- sante de la courbe en S. Lorsque la pression de maintien doit 8. être faible, le travail doit s'effectuer dans la partie extrême supérieure de la courbe en S, dont la pente est décroissante et, à l'inverse, lorsqu'il faut que la pression de maintien soit forte, le travail doit s'effectuer dans la plage extrême inférieure de la courbe en S. Le réglage du seuil de réponse du limiteur de pression 17 (niveau de la pression de maintien) et donc de la plage de travail sur la courbe en S s'effectue au moyen de la soupape réductrice 29 à l'aide de laquelle se règle la pression régnant dans le réservoir 26. Il convient de remarquer, dans la représen- tation de la figure 3, que l'origine sur l'abscisse de la course V de la soupape se déplace selon le niveau du seuil de réponse (le niveau de la pression de maintien). L'effet produit par la courbe caractéristique décrite de la force de fermeture du circuit va être décrit en regard de la figure 4. Au cours d'un processus de remplissage du moule, le piston de commande 2 passe de manière connue par la phase lente A d'avancement initial, la phase rapide B de remplis- sage du moule et finalement la phase C de pression de maintien au cours de laquelle la translation est faible. La pression régnant dans la chambre 4 sous pression de travail monte également de manière connue en trois phases suivant la courbe 39 de la figure 4. A la fin de la phase de remplissage du moule, la pression monte contre la résistance opposée par le métal incompressible qui remplit le moule, puis le clapet de retenue 10 se ferme et le piston 6 du multiplicateur est exposé à la pression totale régnant dans la chambre sous pression 7 et commence de se déplacer ensuite lorsque le seuil de réponse du limiteur de pression 17 a été atteint. Une brève crête de pression apparaît en 40 dans la courbe 39 par suite du freinage brusque du piston de commande 2, cette crête étant suivie d'une chute de pression en raison de la détente du système pendant le processus de changement des branchements. Cette chute de pression est suivie d'une autre élévation de pression à pente raide jusqu'au niveau de la pression de maintien réglée. Lorsque la pression de maintien correspond à la valeur maximale possible X, la variation de 9. pression est celle qui est représentée par la courbe en trait plein. Cette pression ne dépasse que faiblement en 41 la pression voulue de maintien et retombe immédiatement à la valeur de cette dernière. Par contre, lorsqu'il est prévu qu'à la phase correspondante la pression de maintien soit égale à une valeur moyenne (Y) ou à une valeur minimale (Z) (courbes en lignes brisées sur la figure 4), elle est atteinte avec un retard très faible et pratiquement insi- gnifiant et sans aucune sur-régulation. Par contre, les courbes en S indiquées en traits mixtes indiquent la variation de pression qui se produit dans les dispositifs connus. Ces courbes montrent clairement les oscillations parasites néfastes (pression de maintien maxi- male) et la sur-régulation (pression de maintien moyenne). Ces phénomènes doivent être attribués au fait que, dans le dispositif connu, la force de fermeture F qui s'exerce sur le limiteur de pression suit une courbe caractéristique linéaire en fonction de la course V de la soupape (ces courbes carac- téristiques étant représentées en traits mixtes sur la figure 3). Il est essentiel, pour inhiber efficacement les oscillations parasites ou la sur-régulation de la pression de maintien, que la courbe caractéristique de la force de ferme- ture comprenne à la suite du seuil de réponse une plage non linéaire à pente croissante ou décroissante. Le dispositif selon l'invention de commande de la contre-pression régnant dans la chambre annulaire 8 du multi- plicateur 5, 6 permet non seulement d'éviter les fluctuations de la pression de maintien, mais aussi de conférer une pente régulière à l'élévation de pression et de régler la pression de maintien de manière qu'elle soit bien constante, même lorsque les valeurs adoptées de cette pression sont basses, ce dispositif permettant de plus de réduire les différences des temps de montée en pression avec l'abaissement des pressions réglées de maintien. 10. REVENDICATIONS 1. - Dispositif de commande de la contre- pression s'exerçant sur le piston (6) du multiplicateur (5, 6) d'une machine à coulée sous pression fonctionnant selon le principe à phases multiples pour le réglage de l'amplifi- cation de la pression au cours de la phase de maintien de la pression, dispositif comprenant un circuit (17, 19, 21, 22, , 26, 33) qui comprend un limiteur de pression (17) et un réservoir de pression de commande (26) qui sont montés sur une canalisation (33, 34) reliant la chambre annulaire (8) du multiplicateur et un réservoir (35) de fluide sous pression et qui sont destinés au réglage du seuil de réponse du limi- - teur de pression (17), dispositif caractérisé en ce qu'au moins le réservoir de pression de commande (26) est défor- mable élastiquement. 2. - Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le réservoir de pression de commande défor- mable élastiquement (26) constitue une enceinte de réserve de la pression de fermeture nécessaire pour le limiteur de pression (17), cette enceinte étant en un matériau dont la courbe caractéristique d'élasticité n'est pas linéaire en fonction de sa déformation. 3. - Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le réservoir de pression de commande (26) consiste en de multiples récipients sous pression (36) qui sont raccordés les uns aux autres. 4. - Dispositif selon la revendication 3, carac- térisé en ce que les récipients sous pression (36) sont des flexibles. 5. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le réservoir de pression de commande (26) peut être branché sur la chambre sous pression de commande du limiteur de pression (17) au moyen d'un distributeur (21) commandé en fonction de la pression. 6. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le distributeur (21) peut relier la chambre sous pression de commande du 11. limiteur de pression (17) à la chambre annulaire (8) du multiplicateur (5, 6) au moyen d'une canalisation de commande (19, 20).