Brevet FR2466653A1 — publié le 19810410

La présente invention concerne un vérin de position- nement à électro-aimant alternatif, avec une tige de positionnement mobile sous l'effet de l'électro-aiment, contre l'action d'un res- sort de rappel. Les vérins courants de ce type ont pour inconvénient d'avoir une force et une course de déplacement modestes, à moins qu'on ne dimensionne l'électro-aimant en fonction de la course et/ou de la force nécessaires. Mais il apparaît que, dans cette voie, les limites économiques et techniques sont rapidement atteintes, et cela d'autant plus qu'avec des dimensions croissantes des éléments de déplacement, on est forcé d'augmenter également le temps de dépla- cement du vérin, de sorte que, pour des vérins courants du type indiqué, il faut prévoir des mesures supplémentaires d'amortissement. D'autre part, on connaît des vérins essentiellement hydrauliques dans lesquels une pompe hydraulique à fonctionnement continu ou un fluide sous pression à la disposition permanente du vérin agissent par l'intermédiaire d'un point d'étranglement et d'un élément de travail hydraulique (piston ou soufflet) sur la tige mobile. La section d'écoulement du point d'étranglement (et par suite la chute de pression agissant par l'intermédiaire de celui-ci) est modifiée, par exemple de façon électromagnétique, selon les données du signal de déplacement existant. Pour ce vérin nécessitant une complexité technique non négligeable, il existe des limites effectivement plus grandes en ce qui concerne la course et/ou la force de déplacement, mais elles sont liées à une source d'énergie auxiliaire qui assure le fonctionnement de la pompe hydraulique ou l'alimentation en fluide sous pression. - Un but de l'invention est donc de réaliser un vérin du type indiqué au début qui, en dehors du signal de déplacement, ne nécessite aucune source d'énergie auxiliaire et avec lequel on peut obtenir cependant des courses et/ou des forces de réglage nettement plus élevées que dans le cas d'une action directe de l'électro-aimant sur la tige mobile. Le moyen d'atteindre le but selon l'invention consiste en ce qu'on a branché en aval de l'électro-aimant un interrupteur qui subdivise le signal électrique convenable de positionnement en impulsions séparées dans le temps, l'aimant entraînant une pompe hydraulique qui agit par un élément de manoeuvre hydraulique sur la tige mobile. 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 et en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente une coupe schématique au travers d'un vérin; et - la figure 2 représente une coupe schématique au travers d'un bloc-soupapes disposé entre la pompe hydraulique et l'élément de manoeuvre. Le vérin représenté 10 comporte un électro-aimant 12 placé dans un carter 11 et dont l'enroulement 13 reçoit un signal électrique de positionnement par l'intermédiaire de deux conducteurs 14, 15. Dans le conducteur 14, on a branché un interrupteur 16 repré- senté seulement de façon schématique, qui découpe le signal en impul- sions séparées dans le temps, par exemple à une fréquence de 1 à Hz. L'enroulement 13 est entouré d'une culasse magnétique 17 et il entoure lui-même un noyau plongeur 18 qui, en cas d'excitation de l'enroulement 13, est introduit dans l'enroulement 13 contre l'ac- tion d'une force élastique. Comme il est courant dans les électro- aimants, la force avec laquelle le noyau 18 est attiré dépend de la tension du signal de positionnement. Le noyau 18 est relié par un poussoir 19 à l'extrémité libre 20 d'un soufflet 21 de pompe qui est rempli d'un fluide hydraulique.. L'autre extrémité du soufflet est fixée à l'un des côtés d'un bloc 22 serré dans le carter 11 et dans lequel est monté un bloc-soupapes 23 représenté de façon simplifiée sur la figure 1, mais en détail sur la figure 2. De l'autre côté du bloc 22, on a fixé l'une des extrémités d'un soufflet de travail 24 à l'extrémité libre duquel est fixée la bride terminale 25 d'une tige de déplacement 26 qui est mobile et guidée en 27 hors du carter 11 et dont l'extrémité inférieure est accouplée à un élément de déplacement non représenté. Un ressort de compression 28, de même axe que la tige 26 et s'ap- puyant à la bride 25 et au côté intérieur du carter 11, a tendance à comprimer le soufflet 24. A l'intérieur du soufflet 24, on a suspendu au bloc 22 un réservoir 29 qui sert de réservoir d'alimentation ou de puisard d'aspiration 29' pour le fluide hydraulique. De ce réser- voir 29 sortent une tubulure d'aspiration 30 menant au bloc-soupapes 23 et une ouverture de sortie d'air 31 traversant le bloc 22 et menant dans l'espace extérieur au soufflet 21. De l'intérieur du soufflet 21, un passage 32 mène au bloc-soupapes 23 et, de là, un passage 33 mène à l'espace inté- rieur 34 du soufflet 24 autour du réservoir 29. En outre, sur la figure 1 une tubulure de retour 35 mène directement du bloc-soupapes 23 au réservoir 29, alors que, sur la figure 2, cette tubulure de retour 35 revient par la tubulure d'aspiration 30 dans le réservoir 29. Pour la description du bloc-soupapes 23 dans le bloc 22, on se reportera à la figure 2. On reconnaît la tubulure d'aspi- ration 30 vidant le réservoir 29, le passage 32 dans l'espace inté- rieur du soufflet 21, le passage 33 vers l'espace intérieur 34 entourant le réservoir 29 et rempli également avec le fluide hydrau- lique. Entre la tubulure 30 et le passage 32, on a disposé une soupape d'aspiration poussée par un ressort et s'ouvrant en direction du passage 32. Du passage 32, une tubulure en dériva- tion 37, dans laquelle on a monté une soupape de retenue 38 poussée par un ressort et fermant en direction du passage 32, mène à une extrémité d'une chambre de soupape 39, de l'autre extrémité de laquelle part le passage 33. Dans la chambre 39 se déplace un piston de soupape 40 qui, dans sa position terminale représentée sur la figure 2, maintient fermée la tubulure de retour 35, mais la libère dans son autre position terminale (voir figure 1). Dans le piston 40 lui-même, on a réalisé un passage 41 reliant les deux côtés du piston, et dans ce passage on a monté une, soupape de retenue 42 poussée par un ressort et ouvrant en direction du passage 33. Le piston 40 présente sur son pourtour un rétrécis- sement 43, et sa portion terminale 44 la plus voisine de la dériva- tion 37 ou de la soupape 38 possède un certain jeu dans la chambre 39. Comme on le montrera plus loin, grAce à ce jeu, en cas de chute de pression, iin Lpa de fluide hydraulique peut s'écouler vers le pas- sage 32, ce fluide s'écoulant ensuite, pour chaque position du piston , par l'intermédiaire du. rétrécissement 43 et de la tubulure de fuite 45, en revenant au réservoir 29 par la tubulure 30. Par suite, il est possible au piston 40, en cas de surpression agissant à partir du passage 33 et suivant l'importance de la fuite, de se déplacer plus ou moins rapidement vers son autre position terminale pour libérer ainsi la tubulure 35 avec retard. On suppose qu'il n'apparatt sur les lignes 14, 15 aucun signal de déplacement, ou bien seulement un signal qui n'atteint pas le seuil de réponse de l'électro-aimant 12. Le noyau 18 n'effectue aucun mouvement. Le ressort 28 peut se détendre aussi loin que possible et le soufflet 24 peut se comprimer autant que possible. La surpression s'établissant dans le fluide hydrau- lique de l'espace intérieur 34 appuie sur le piston 40 (la soupape 42 est fermée) et celui-ci se déplace vers le haut, grice au jeu entre la portion 44 et la chambre de soupape sur la figure 2, la tubulure est libérée et le liquide refoulé de l'espace 34 s'écoule dans le réservoir 29. Dès qu'apparatt sur les conducteurs 14, 15 un signal qui dépasse le seuil de réponse de l'électro-aimant 12, celui-ci commence à effectuer des courses de travail et de retour à la cadence des impulsions produites par le rupteur 16. Au cours de chaque course de travail, le soufflet 21 est comprimé, le fluide est refoulé au travers du passage 32, la soupape 38 s'ouvre, le piston 40 est déplacé dans la position représentée sur la figure 2, la soupape 42 s'ouvre également et du fluide hydraulique s'introduit dans l'expace 34 avec une pression qui dépend de la force de l'impulsion de dépla- cement. Par contre, à chaque retour du noyau 18, les soupapes 38 et 42 se ferment immédiatement, alors que le piston 40 se déplace suivant la quantité de fuite s'écoulant le long du rétrécissement 44. La soupape d'aspiration 36 s'ouvre aussi immédiatement, si bien que le soufflet 21 aspire du liquide hors du réservoir 29. Les courses de travail et de retour du piston plongeur durent jusqu'à ce qu'il y ait suffisamment de liquide comprimé dans le soufflet 24, c'est- à-dire jusqu'à ce que celui-ci soit suffisamment dilaté et que la tige 26 soit suffisamment sortie pour que la contre-pression prove- nant du ressort 28 ne puisse plus être surpassée par la force magné- tique du noyau 18. Si le signal augmente, le noyau 18 recommence à exé- cuter des courses de travail et de retour jusqu'à ce que l'équilibre de pression se rétablisse entre l'espace intérieur du soufflet 21 et l'espace intérieur 34. Mais, si le signal diminue, la pression dans l'espace 34 commence à l'emporter, le piston 40 est poussé peu à peu, comme on l'a déjà décrit, dans son autre position, jusqu'à ce que la tubulure 35 soit libérée, de sorte que le liquide s'écoulant de l'espace intérieur 34 soit refoulé dans le réservoir 29, jusqu'à ce que l'équilibre de pression soit rétabli. Par un choix approprié de la -section droite efficace du soufflet 21 et du soufflet 24, on peut augmenter notablement la force de déplacement. La course maximale ne dépend pas de la course du noyau 18, mais de la constitution du soufflet 24 et du ressort de compression 28. Le temps de déplacement est allongé, ce qui est souhaitable en particulier pour les éléments de déplacement plus grands. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'etre décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Vérin avec un électro-aimant alternatif et avec une tige de positionnement mobile sous l'effet de l'électro- aiment, contre l'action d'un ressort de rappel, caractérisé en ce qu'on a branché en aval de l'électro-aimant (12) un interrupteur (16) qui subdivise le signal électrique convenable de positionnement en impulsions séparées dans le temps, l'aimant (12) entraînant une pompe hydraulique (21) qui agit par un élément de manoeuvre hydrau- lique (24) sur la tige mobile (26). 2 - Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pompe hydraulique est une pompe à membrane ou une pompe à soufflet (21). 3 - Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, entre la pompe hydraulique(21)et l'élé- ment de manoeuvre (26), on a disposé un bloc-soupapes (23) qui, dans le cas d'une chute de pression en direction de l'élément de manoeuvre (24), relie une sortie (32) de la pompe (21) avec cet élément et qui, en cas de chute de pression en direction de la pompe hydrau- lique (21), ferme ce passage (32). 4 - Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on a associé à la pompe hydraulique (21) un réservoir d'alimentation (29'). - Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément de manoeuvre est constitué par un soufflet de travail (24). 6 - Vérin selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le réservoir d'alimentation (29') se trouve dans un réservoir disposé à l'intérieur du soufflet de tra- vail (24). 7 - Vérin selon la revendication 6, caractérisé en ce que le soufflet (24) et le réservoir(29) sont fixés à un bloc (22) dans lequel est monté le bloc-soupapes (23). 8 - Vérin selon la revendication 7, caractérisé en ce que la pompe hydraulique (21) est montée sur le côté du bloc (22) opposé au soufflet (24) et au réservoir (29). 9 - Vérin selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le bloc-soupapes(23)comporte une sou- pape d'aspiration (36) poussée par un ressort, s'ouvrant vers la sortie (32) de la pompe (21) et reliant celle-ci à une tubulure (30) menant au réservoir (29'), en ce qu'elle comporte en outre une soupape de retenue (38) poussée par un ressort, fermant en direc- tion de la sortie (32) et disposée dans une tubulure (37, 39) menant de la soupape (38) à l'entrée (33) de l'élément (24). - Vérin selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on a réalisé, dans la tubulure menant à l'entrée (33) de l'élément de travail (24), une chambre de soupape (39) dans laquelle se déplace un piston (40) qui, en cas de surpression dans l'élément (24), libère une tubulure de retour (35) revenant dans le réservoir (29'). Il - Vérin selon la revendication 10, caractérisé en ce que les deux espaces de la chambre (39) se trouvant de part et d'autre du piston (40) sont reliés ensemble par une soupape de retenue (42) poussée par un ressort et ouvrant en direction de l'entrée (33) de l'élément (24). 12 - Vérin selon la revendication 11, caractérisé en ce que cette soupape de retenue (42) est montée dans le piston (40). 13 - Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la surface de section droite efficace de l'élément de travail (24) est plus grande que celle de la pompe hydraulique (21). 14 - Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la fréquence de travail du rupteur (16) est inférieure à 10 Hz.