Brevet FR2471506A1 — publié le 19810619

La présente invention concerne un vérin hydraulique à double effet du type comportant une chambre annulaire raccordée à la source de fluide sous pression par l'intermédiaire d'un conduit d'alimentation et d'une valve de commande, une chambre arrière séparée de la chambre annulaire par le piston du vérin dont la tige traverse ladite chambre annulaire et susceptible d'être raccordée soit au conduit de retour a la bâche par l'intermédiaire d'une valve d'arrêt de retour dont le pointeau est muni d'un organe de commande à deux pistons dont le premier piston éloigné du pointeau est chargé, sur sa face arrière, d'un ressort de rappel agissant dans le sens de la fermeture dudit pointeau et, sur sa face annulaire avant, est soumis en permanence à la pression du fluide du conduit d'alimentation, et dont le second piston voisin dudit pointeau présente une face avant qui, comme la face arrière du premier piston, est relié en permanence au conduit de retour, soit au conduit d'alimentation par l'intermédiaire d'une valve d'arrêt d'admission dont le pointeau est muni d'un tiroir à piston creux chargé d'un ressort de rappel agissant dans le sens de la fermeture du passage entre ledit conduit d'alimentation et la chambre arrière dudit vérin, la face arrière du tiroir à piston de la valve d'admission communiquant en permanence avec ladite chambre arrière et étant susceptible d'être reliée au conduit de retour par l'intermédiaire de ladite valve de retour. Un vérin hydraulique du type susmentionné permet d'exécuter des courses aller et retour d'une façon soit automatique soit semi- automatique et a eté décrit dans le certificat d'utilité nO 74 05 815. Selon le mode de réalisation connu, la valve d'admission pour la chambre arrière du vérin est prévue coaxialement a la tige de vérin dans le piston de verin, le oointeau-de la valve d'admission étant prévu dans un passage débouchant dans des alésages radiaux de la tige de vérin. De ce fait, la section transversale de la tige de vérin est affaiblie et le vérin de ce type ne peut être utilisé que dans le cas ou les pistons de vérin présentent déjà un diamètre suffisant permettant de loger dans lesdits pistons la valve d'admission. Cette disposition rend d'ailleurs la valve d'admission d'un accès difficile. Par le vérin connu, il est également connu de disposer la valve de retour latéralement sur le cylindre de vérin de façon à faire communiquer directement la chambre arrière de ce vérin avec le pointeau de la valve de retour.De ce fait, les fluctuations de pression dans la chambre arrière du vérin sont transmises directement sur le pointeau de la valve de retour et risquent de perturber la stabilité du fonctionnement. Le but de la présente invention est de supprimer ces inconvénients et de proposer un vérin hydraulique du type sus-mentionné permettant une amélioration de l'effort en sortie de tige et des efforts plus grands pour une même pression disponible gracie à la diminution de pertes de charge dans les différents conduits, raccords et alésages de liaison. Ce but est atteint, conformément à l'invention, du fait que l'extrémité arrière du vérin comprend une plaque de fond munie de deux alésages dont l'un communique avec la chambre annulaire avant du vérin par un conduit de liaison et l'autre alésage avec la chambre arrière dudit vérin, que les deux valves tarées sont prévues dans un même bloc de montage muni de raccords pour le conduit d'alimentation, le conduit de retour et les deux alésages de la plaque de fond, et que le pointeau de la valve d'arrêt d'admission est interposé dans un passage débouchant dans le raccord du bloc de montage, raccord communiquant, d'une part, avec le conduit de liaison, et, d'autre part, avec le conduit d'alimentation. Grace a cette conception, l'alimentation de la chambre arrière du vérin ne passe plus à travers la chambre annulaire avant dudit vérin. Ainsi, les différents alésages et raccords peuvent être de dimension plus importante, ce qui réduit considérablement les pertes de charge Un autre perfectionnement important doit être vu dans le fait que la face annulaire avant du premier piston de la valve de retour est raccordée au conduit d'alimentation à travers un ajutage calibré De ce fait, la pression appliquée aupremier piston de la valve de retour dans le sens de l'ouverture de son pointeau est stabilisée et ne suit plus les fluctuations rapides susceptibles de se produire dans le conduit d'alimentation.Ainsi, l'organe de commande d'ouverture du pointeau de la valve de retour ne subit plus les vibrations néfastes au maintien du pointeau sur son siège. En vue de 'réaliser une disposition compacte, il est avantageux de disposer la valve d'admission et la valve de retour tête-beche dans le bloc de montage de telle sorte- que leurs axes soient parallèles et que la face arrière du tiroir à piston de la valve d'admission communique avec la face frontale du pointeau de la valve de retour. Cette disposition procure non seulement une structure compacte facilitant l'accès au ressort de tarage de deux valves, mais procure également au fluide un trajet d'écoulement extrêmement large et court. Dans un grand nombre de cas, il est avantageux que le bloc de montage soit fixé coaxialement au vérin, sur la plaque de fond qui, entre ses deux alésages, comporte le palier d'articulation du vérin. L'objet de la présente invention sera encore mieux compris à l'aide de la description suivante d'un mode de réalisation, description se rapportant au dessin sur lequel - la figure unique représente une vue en élé- vation d'une coupe axiale d'un mode de réalisation du vérin conforme à l'invention. Le vérin hydraulique à double effet 1 comprend un cylindre tubulaire 2, un piston 3, une tige de piston 4, un disque annulaire frontal 5 fixé sur l'extré- mité frontale du cylindre tubulaire 2 et guidant de façon étanche la tige de vérin 4 ainsi qu'une plaque de fond 6 fixée de façon étanche sur l'extrémité arrière dudit cylindre tubulaire 2. La plaque de fond comprend , dans sa partie centrale, un palier de logement 7 pour un axe de pivotement non représenté. La chambre annulaire 8 délimitée entre le cylindre tubulaire 2 et la tige de piston 4 est raccordée, près du disque d'obturation frontal 5 à une source de fluide hydraulique sous pression non représentée par l'intermédiaire d'un conduit de liaison dont l'ex- trémité arrière debouche dans l'un des deux alésages 10 et 11 de la plaque de fond 6. Le conduit de liaison 9 debouche dans l'alesa- ge î0 par un raccord transversal 112tandis que l'autre alésage 11 de la plaque de fond 6 relie la face arrière a la face frontale de la plaque de fond 6, face fronta le qui, en coopération avec le piston 3 et le cylindre tubulaire 2, delimite la chambre arriere 12 du vérin 1. Sur la face arrière de la plaque de fond 6 est fixe un bloc de montage 13 qui comporte1 d'une part, une valve d'arrêt d'admission 14 prévue entre la chambre arrière 12 et la conduite d'alimentation 15 munie d'une valve de commande non représentée, et d'autre part, une valve d'arrêt de retour 16 prévue entre les conduits de retour et la bâche et la chambre arrière 12 du vérin 1. Le bloc de montage 13 comporte un premier raccord 17 dans lequel débouche le conduit d'alimentation 15 et qui communique en permanence avec l'alésage 10 de la plaque de fond et la chambre annulaire 8 du é- rin 1 par l'intermédiaire du conduit de liaison 9. La valve d'admission 14 et la valve de retour 16 sont disposées tête-beche dans le bloc de montage 13 et de telle sorte que leurs axes 18 et 19 soient parallèles et disposés dans le même plan radial passant par l'axe 20 du vérin. Un deuxième raccord 21 ménage dans le bloc de montage 13 relie le deuxième alésage 11 de la plaque de fond 6 à une chambre 22 pratiquée dans le bloc de montage 13 coaxialement à l'axe 18 de la valve d'admission 14. Cette chambre 22 est prolongée en avant et en arrière par deux chambres de guidage 23 et 24 de diametre identique mais plus petit que celui de la chambre 22. Les chambres de guidage 23,24 contiennent les parties extrêmes d'un tiroir à piston 25 réalisé en forme de pot dont la chambre interieure 26 sert au logement d'une partie d'un ressort de rappel 27 dont l'autre extrémité prend appui sur la face interne d'un couvercle d'obturation filete 28 vissé dans la paroi taraudée de la chambre de guidage ar rière 23. La partie frontale du piston à tiroir 25 porte un pointeau 29 qui est susceptible d'obturer un passage 30 reliant la chambre frontale 31 de la valve d'admission 14 au raccord 17 donc au conduit d'alimentation 15. La partie frontale du tiroir à piston 25 comprend une pluralité de perçaqes axiaux 32 débouchant dans une gorge annulaire 33 qui, en position de fermeture du pointeau 29 sont obturés par la paroi in térieure de la chambre de guidage frontale 24 et qui, en position d'ouverture du pointeau 29, sont susceptibles de déboucher dans la chambre 22 qui, du ait de sa délimitation par la jupe du tiroir à piston 25, a une forme annulaire. En face de la chambre annulaire 22, le tiroir à piston 25 comporte une partie rétreinte 34, ce qui augmente la section transversale de la chambre annulaire 22. Cependant, la hauteur axiale dela partie retreinte 34 du tiroir à piston 25 est inférieure à la hauteur axiale de la chambre annulaire 22. L'extré- mité arrière de la chambre annulaire 22 s'amincit progressivement à partir de l'embouchure du raccord 21 en direction de la chambre de guidage arrière 23. Cet amincissement délimite un passage tronconique 35. Juste en-dessous de l'embouchure du raccord 21 dans la chambre annulaire 22 et en face du passage tronconique 35 sont ménagés dans la paroi du tiroir à piston 25 des perçages radiaux de grand diamètre 36 qui, en position de fermeture du pointeau 29 maintiennent une communication entre la chambre annulaire 22 et la chambre intérieure 26 de la valve d'admission 14 et qui, en position d'ouverture du pointeau 29 sont obturcs progressivement par la paroi intérieure de la chambre de guidage arrière 23. En vue de maintenir en permanence une liaison entre la chambre annulaire 22 et donc la chambre ar rière 12 du vérin 1 et la chambre intérieure 26 de la valve d'admissior. 14, le tiroir à piston 25 comporte, à la hauteur de la partie rétreinte 34 plusieurs ajutages calibrés radiaux 37. Comme à son extrémité arrière le tiroir à piston en forme de pot 25 n'est pas ferme, la chambre in térieure 26 débouche directement dans la chambre de guidage arrière 23 qui communique latéralement avec un troisième raccord 38 ménagé dans le bloc de montage 13. Un quatrième raccord 39 ménagé dans le bloc de montage 13 est relié d'une part au conduit de retour non représenté et, d'autre part, à une chambre de retour 40 dans laquelle pénètre le pointeau 41 de la valve de retour 16, ce pointeau étant susceptible d'obturer un passage 42 reliant le raccord 38 et donc la chambre intérieure 26 de la valve d'admission 14 à la chambre de retour 40 de la valve de retour 16. La conception de la valve de retour est connue de sorte qu'il n'est pas nécessaire de la décrire en détail. Le pointeau 41 est monté a l'extrémité inférieure d'un organe de commande 43 comportant deux pistons 44 et 45 dont le premier piston 44 est éloigné du pointeau 41 et est chargé, sur sa face arrière, d'un ressort de rappel 46 agissant dans le sens de la fermeture du pointeau 41. Les deux pistons 44,45 sont reliés entre-eux par une partie amincie 50 délimitant avec la prolongation de la chambre de guidage 47 du piston supérieur 44 une chambre annulaire 48 qui, par l'intermédiaire d'un ajutage calibré 49, est raccordée au premier raccord 17 et donc au conduit d'alimentation 15 du bloc de montage 13.Le piston inferieur 45 est d'un diamètre inférieur à celui du piston supérieur 44.de sorte que la pression regnant dans la chambre 48 s'applique sur la face annulaire frontale du premier piston supérieur 44 et agit donc dans le sens de l'ouverture du pointeau 41 à 1rencontre du ressort de rappel 46. Le ressort de rappel 46 est logé dans une chambre 51 qui est obturée par un premier couvercle 52 recouvert par un capuchon de protection 53 fixé sur le bloc de montage 13. L'organe de commande 43 est muni d'un alésage axial 54 qui débouche d'une part dans la chambre supérieure 51 délimitée par la face arrière du premier piston supérieur 44 et qui à son autre extrémité débouche, par l'intermédiaire de perçages radiaux 55 dans la chambre de retour 40 et donc dans le conduit de retour à la bâche. Il n'est pas absolument nécessaire que le bloc de montage 13 soit fixé sur la plaque de fond 6 du vérin 1. Cependant, en vue de réduire les pertes de charges et les conduits de liaison, il est préférable de fixer ce bloc de montage 13 sur la plaque de fond 6. Dans ce cas, il est avantageux que le bloc de montage 13 soit fixé coaxialement au vérin sur la plaque de fond 6. Le mode de fonctionnement du vérin hydraulique conforme à l'invention est le suivant - on suppose que la valve de commande non repré- sentée et montée sur le conduit d'alimentation 15 a été préalablement ouverte de sorte que du fluide hydraulique est envoyé à travers le raccord 17 l'alésage 10 et le conduit de liaison 9 dans la chambre annulaire 8 et repousse le piston 3 et ainsi la tige 4 vers l'arrière du vérin-. Comme la chambre ar rière 12 est également remplie de fluide hydraulique non compressible, la course de retour du piston 3 ne péut pas s'effectuer tout de suite. En effet, il faut que s'établisse dans la chambre annulaire 48 une pression suffisante permettant de soulever le pointeau 41 de la valve de retour 16 à l'encontre du ressort de rappel 46. C'est à ce moment là que le fluide contenu dans la chambre arrière 12 peut s'évacuer à travers l'alésage 11 la chambre annulaire 22, les perçages radiaux 36 la chambre intérieure 26, le raccord 38 et le passage 42 le pointeau ouvert 41 et le raccord 39 vers le conduit de retour non représenté. La pression régnant dans la chambre annulaire 8 et donc dans le conduit d'alimentation 15 va augmenter dès que le piston 3 est arrivé en fin de course arrière. Du fait que la face arriere du tiroir à piston 25 de la valve d'admission 14 communique à ce moment là avec le conduit de retour, la pression agissant sur le pointeau 29 de ladite valve d'admission 14 est suffisante pour vaincre la force du ressort de rappel 27 pour ouvrir le passage 30.Dès que du fluide est arrivé dans la chambre 31, le tiroir à piston 25 est repoussé de sorte que les perçages radiaux 36 soient obturés et que la communication entre la chambre annulaire 22 de la valve d'admission 14 et le conduit de retour soit interrompue à l'exception d'un passage calibré determiné par les ajutages radiaux 37. En raison de la chute de pression importante se manifestant dans le raccord 17 et donc à travers l'ajutage 49 dans la chambre annulaire 48, le ressort de rappel 46 pousse le pointeau 41 dans sa position de fermeture. Ainsi, le fluide pénétrant dans la chambre 31 à travers le pointeau ouvert 29 parvient rapidement à travers les perçages axiaux 32 et la gorge 33 dans la chambre annulaire 22 de la valve d'admission et de la à travers l'alésage 11 dans la chambre arrière 12 du vérin 1. Le piston 3 est donc repoussé vers l'extrémité avant du vérin et le fluide refoulé de la chambre annulaire 8 va être renvoyé à travers les conduits de liaison et le passage ouvert 30 dans la chambre 31 et de là vers la chambre arrière 12 du vérin 1. Lors du recul du tiroir à piston 25, il y a fermeture progressive de ses perçages radiaux 36 au niveau du passage tronconique 35, ce qui oblige l'huile à passer par les ajutages radiaux calibrés 37, obligeant le tiroir à piston 25 à venir en appui de fin de course complète sur le couvercle d'obturation 28 et dégageant complètement la chambre annulaire 22, permettant ainsi un libre écoulement du débit, en réduisant les pertes de charge, ce qui a pour effet d'améliorer très sensiblement le rendement énergétique du vérin en poussant. Un effet secondaire découlant de cette disposition est que, le tiroir à piston 25 venant s'appuyer sur le couvercle d'obturation 28, l'huile est également obligée de s'écouler au travers des ajutages radiaux 37. Ceci contribue à maintenir une pression élevée dans les chambres 12 et 31 ainsi qu'à améliorer le rendement énergétique du vérin en poussant. En fin de course avant du piston 3, la pression régnant dans la chambre arrière 12 et donc aussi dans le raccord 17 et par conséquent dans la chambre 48 va augmenter jusqu'à ce que la force appliquée sur le premier piston 44 soit suffisante pour vaincre le ressort de rappel 46 et soulever le pointeau 41 de son siège. Les chambres 40, 38, 31, 12 en communication par les perçages 36 et les ajutages 37 servant d'étrangleur restent alimentées ?ar la pression arrivant au vérin par le conduit d'alimentation 15 et s'échappant par le conduit de retour 39 en iaminant au niveau du siège du pointeau 4t Il est donc indispensable de couper l'alimentation de pression du conduit d'alimentation 15 pour que le cycle s'arrête, ce qui permet aux pointeaux 29 et 41 de fermer le circuit. A ce moment, la machine est maintenue en pression de travail grâce à la pression enfermée dans les chambres 12 et 31, ce qui est primordial pour obtenir un travail correct de la machine sans verrouillage annexe. Pour recommencer le cycle, il est nécessaire de rétablir l'alimentation de pression du conduit d'a limentation 15 qui remplira la chambre 8 provoquant ainsi le démarrage d'un nouveau cycle. I1 se comprend de soi même que le mode de réalisation précédemment décrit peut subir un certain nombre de modifications sans que l'on sorte pour cela du cadre de la présente invention, cadre déterminé par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Vérin hydraulique à double effet du type comportant une chambre annulaire raccordée à la source de fluide sous pression par l'intermédiaire d'un conduit d'alimentation et d'une valve de commande, une chambre arrière séparée de la chambre annulaire par le piston du vérin dont la tige traverse ladite chambre annulaire et sus suscatible d'être raccordée soit au conduit de retour à la bache par l'intermédiaire d'une valve d'arrêt de retour dont le pointeau est muni d'un organe de commande à deux pistons dont le premier piston éloigné du pointeau est chargé, sur sa face arrié- e, d'un ressort de rappel agissant dans le sens de la fermeture dudit pointeau et, sur sa face annulaire avant, est soumis en permanence à la pression du fluide du conduit d'alimentation,et dont le second piston voisin dudit pointeau présente une face avant qui ,comme la face arrière du premier piston,est reliée en permanence au conduit de retour, - soit au conduit d'alimentation par l'intermédiaire d'une valve tarée d'admission dont le pointeau est muni d'un tiroir à piston creux chargé d'un ressort de rappel agissant dans le sens de la fermeture du passage entre ledit conduit d'alimentation et la chambre arrière dudit vérin, la face arrière du tiroir à piston de la valve d'admission communiquant en perma nonce avec ladite chambre arriere et étant susceptible d'éte reliée au conduit de retour par l'intermédiaire de ladite valve de retour, caractrise en ce que l'extrémité arrière du vérin comprend : une plaque de fond munie de deux alésages dont l'un communique avec la chambre annulaire par un conduit ce liaison, et i'autre avec la chambre arrière du vérin, que les deux valves tarées sont prévues dans un même blcc de.montage muni de raccords po*- le conduit d'alimentation, le conduit de retour, et les deux alésages de la plaque de fond, et que le pointeau de la valve tarée d'admission est interposé dans un passage débouchant dans le raccord du bloc de montage, raccord communiquant, d'une part, avec le conduit de liaison et, d'autre part, avec le conduit d'alimentation. 2. Verin selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face annulaire avant du premier piston de la valve de retour est raccordée au conduit d'alimentation à travers un ajutage. 3. Vérin selon l'une des revendications 1 et 2, et dans lequel le tiroir à piston de la valve d'admission est en forme de pot comportant des perçages radiaux et se déplace dans une chambre annulaire qui communique, d'une part, avec la chambre arrière du vérin et le passage obturé par le pointeau de la valve de retour, et, d'autre part, en position ouverte de la valve d'admission, avec la face frontale dudit tiroir à piston, face frontale portant ledit pointeau, caractérisé en ce que les perçages radiaux sont prévus à une distance telle de la face frontale du tiroir à piston, qu'ils sont obturés par la paroi de la chambre de guidage de ce tiroir à piston lorsque ladite face frontale communique avec ladite chambre annulaire et qu'en face de cette chambre annulaire le tiroir à piston en forme de pot est muni d'ajutages radiaux qui établissent une communication permanente entre ladite chambre annulaire et l'intérieur du dit tiroir à piston. 4. Vérin selon la revendication 3, caractérisé en ce que la chambre annulaire entourant la partie médiane du tiroir à piston de la valve d'admission s'amincit progressivement vers l'extrémité arrière du dit tiroir à piston de façon à se raccorder à la paroi de la chambre de guidage dudit tiroir à piston. 5. Vérin selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la valve d'admission et la valve de retour sont disposées tete-beche et à axes parallèles dans le bloc de montage de telle sorte que la face arrière du tiroir à piston de la valve d'admission communique avec la face frontale du pointeau de la valve de retour. 6. Vérin selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le bloc de montage est fixé sur la plaque de fond dont l'un des alésages communique avec le raccord du bloc de montage allant au conduit d'alimentation et dont l'autre alésage communique avec le raccord du bloc de montage allant au tiroir à piston de la valve d'admission. 7. Vérin selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le bloc de montage est fixé coaxialement au vérin sur la plaque de fond et les valves d'admission et de retour sont disposées dans ledit bloc de manière à avoir leurs axes parallèles et situés dans un plan radial dudit vérin.