Brevet FR2470406A1 — publié le 19810529

Dispositif de régulation du débit d'un fluide, notamment hydraulique. L'invention est relative à un dispositif de régulation du débit d'un fluide, notamment hydraulique, destiné à assurer l'alimentation de deux branches de sortie à partir d'une entrée unique de fluide sous pression, une des deux branches de sortie étant considérée comme prioritaire. Le problème de l'alimentation de deux branches de sortie, à partir d'une entrée unique de fluide sous pression, se pose fréquemment dans les installations à fluide sous pression, notamment installations hydrauliques. Chacune des branches de sortie alimente un ou plusieurs récepteurs, identiques ou non, tels que, par exemple, des manipulateurs, des moteurs ou des ventilateurs entrainés par moteur hydraulique. Sur la branche considérée comme prioritaire, il convient d'assurer un débit de fluide sous pression aussi constant que possible, à une pression également régulée et aussi constante que possible, et cela indépendamment des conditions de pression et de débit pouvant régner dans l'autre branche de sortie, qui n'est pas considérée comme prioritaire. L'invention a pour but, surtout, de fournir un dispositif de régulation du genre défini précédemment qui réponde mieux que jusqu'à présent aux diverses exigences de la pratique et notamment tel qu'il permette d'apporter,aux problèmes évoqués précédemment, une solution qui réduit les pertes d'énergie au minimum, notamment lorsque le débit demandé dans la branche prioritaire est nul. Selon l'invention, un dispositif de régula tir du débit d'un fluide, notamment hydraulique, du genre défini précédemment, est caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens sensibles à la pression de la branche de sortie prioritaire, combinés avec des moyens d'orientation du débit de fluide vers les branches de sortie, les moyens sensibles à la pression commandant les moyens d'orientation du débit, de manière telle que lorsque la pression dans le circuit prioritaire est inférieure à une limite prédéterminée, les moyens d'orientation du débit occupent une première position pour laquelle le débit est dirigé essentiellement vers le circuit prioritaire, tandis que lorsque la pression dans le circuit prioritaire atteint ou dépasse une limite prédéterminée, les moyens d'orientation du débit prennent une autre position qui assure une répartition du débit entre les deux branches de sortie, avec un minimum de perte dans le circuit prioritaire. De préférence, les moyens sensibles à la pressicn sont constitués par un réducteur de pression propre à s'ouvrir pour une valeur déterminée de la pression et à mettre en communication une partie du circuit prioritaire avec un retour à la bache, tandis que les moyens d'orientation du débit sont constitués par un clapet commandé par l'ouverture du réducteur de pression, ce clapet étant propre à prendre une première position, lorsque le réducteur de pression est fermé, position pour laquelle le débit est dirigé essentiellement vers le circuit prioritaire, et une autre position, lorsque le réducteur de pression est ouvert, le débit entant alors aussi dirigé vers la deuxième branche de sortie, avec un minimum de perte à travers le réducteur de pression ouvert. Deux orifices d'étranglement, de diamètres notablement différents,sont disposés en série entre la sortie du clapet et l'entrée du réducteur de pression, l'orifice d'étranglement situé le plus en amont ayant le plus fort diamètre, tandis que l'orifice d'étrangle mentfsitué en aval a un diamètre plus faible, la branche du circuit prioritaire étant reliée à un point (ou une zone) compris entre les deux orifices d'étranglement l'autre branche de sortie est alimentée directement, à partir de ltentrée unique, lorsque le clapet s'est déplacé pour ouvrir une communication entre cette autre branche de sortie et l'entrée. Le diamètre du second orifice d'étranglement est avantageusement de l'ordre de dix fois plus faible que le diamètre du premier orifice d'étranglement. La branche prioritaire peut être équipée d'un clapet de non-retour et d'un accumulateur. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en certaines autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un mode de réalisation particulier décrit avec référence aux dessins ci-annexés, mais qui n'est nullement limitatif. La figure 1, de ces dessins, est une coupe suivant I-I, figure 3 d'un dispositif de régulation du débit selon l'invention. La figure 2 est une coupe suivant II-II figure 1. La figure 3 est une coupe suivant III-III, figure I. La figure 4, enfin, est un schéma simplifié du dispositif de l'invention. En se reportant aux dessins, notamment aux figures 1 et 4, on peut voir un dispositif R de régulation du débit d'un fluide hydraulique destiné à assurer l'alimentation de deux branches de sortie Pv et A, à partir d'une entrée unique P de fluide sous pression. La branche de sortie Pv est considérée comme prioritaire Le dispositif R comporte des moyens B sensibles à la pression, combinés avec des moyens C d'orientation du débit de fluide vers les branches de sertie A et Pv. Ce dispositif R se présente sous la forme d'un bloc métallique l parallélépipédique rectangle, dans lequel un alésage 2 est percé suivant une direction parallèle à la grande dimension du bloc. Les moyens d'orientation C du débit sont constitués par un clapet 3 monté coulissant dans cet alésage 2. L'entrée de pression P est formée, comme visible sur la figure 2, par un trou dont l'axe est orthogonal à celui de l'alésage 2 ce trou communique avec l'alésage par un orifice 4 (fig.1). L'entrée P reçoit le fluide sous pression débité par une pompe. Le clapet 3 comporte; dans sa région centrale, deux épaulements 5 coulissant de manière étanche dans l'alésage 2. Ces épaulements sont situés, suivant le sens axial, de telle manière que, dans une première position, représentée sur la figure 1, pour laquelle le clapet 3 est en appui contre un bouchon 6, l'orifice 4 soit séparé, par au moins l'un des'épaulements 5, d'un trou borgne 7 qui communique avec la branche de sortie A. Le clapet est poussé vers cette première position par un ressort 8 agissant sur l'extrémité du clapet opposée au bouchon 6. Un canal axial borgne 9, s'ouvrant vers le bouchon 6, est prévu dans le clapet ;ce canal 9 communique par un trou radial 10 avec une gorge annulaire 11 prévue entre un épaulement 5 et l'extrémité du clapet opposée au bouchon 6. La gorge 11 communique largement avec l'orifice 4 dans la première position du clapet , comme visible sur la fig. 1 ,sensiblement la moitié de la surface de l'orifice 4 communique avec la gorge 11. Une autre gorge 12, prévue de l'autre côté des épaulements 5, communique avec le trou borgne 7 ; cette gorge 12 est isolée de l'orifice 4 dans la première position du clapet 3. Pour l'autre position du clapet 3, le terme "autre position" désignant une position pour laquelle le clapet 3 s'est déplacé à l'encontre du ressort 8 (c'est-à-dire vers la droite selon la représentation de la figure 1), la gorge 12 communique avec l'orifice 4, tandis qué la section de passage entre l'orifice 4 et la gorge 11 diminue. A 1 'extrémité opposée au bouclion 6, un réducteur ou limiteur de pression 13, formant les moyens sensibles à la pression, est monté en bout de l'alésage 2. Ce réducteur 13 comprend une soupape 14 maintenue contre son siège par un ressort taré 15 , le réducteur 13 est relié à la bache T, ou réservoir de liquide à pression relative nulle ou faible. Lorsque la soupape 14 s'ouvre, en s'écartant de son siège, la partie de l'alésage 2 comprise entre le clapet 3 et le réducteur 13 est mise en liaison avec la bâche T. L'ouverture du réducteur 13 se produit pour une pression déterminée pl dépendant du tarage du ressort 15. Deux orifices d'étranglement el et e2 sont disposés en série entre la sortie 16 (en direction de la branche prioritaire Pv) du clapet et l'entrée 17 du réducteur de pression 13. La sortie 16 est constituée par un canal orthogonal à l'alésage 2 et débouchant dans cet alésage à un endroit tel que ladite sortie 16 reste en communication avec la gorge 11. L'entrée 17 du réducteur de pression communique avec un canal 18 orthogonal à l'alésage 2, et débouchant à l'extrémité de cet alésage voisine du réducteur. Les orifices d'étranglement el, e2, sont prévus dans des gicleurs G1, G2, montés dans des trous taraudés coaxiaux aux canaux 16, 18. Les logements contenant ces trous taraudés débouchent sur une face du bloc 1 et sont fermés par des bouchons vissés 19, 20. Les canaux 16, 18 et les logements qui les prolongent coaxialement communiquent, l'un avec l'autre, par un trou borgne 21, parallèle à l'alésage 2, et décalé transversalement, comme bien visible sur la figure 3. L'orifice d'étranglement el, du gicleur G1, situé le plus en amont, a le plus fort diamètre tandis que l'orifice d'étranglement e2, du gicleur G2, situé en aval a un diamètre plus faible. Avantageusement, le diamètre de l'orifice e2 est de l'ordre de dix fois plus faible que le diamètre de orifice el. Le trou borgne 21 communique avec un point ou une zone, par exemple 22 et 23, compris entre les deux orifices d'étranglement el, e2. La branche de sortie prioritaire Pv est reliée à l'extrémité ouverte du trou borgne 21, par l'intermédiaire d'un clapet de non-retour 24,à bille,qui s'ouvre dans le sens d'écoulenent allant du trou borgne 21 vers la branche Pv,partant par un trou d'axe orthogonal au plan de la figure 1. Comme représenté sur le schéma de la figure 4, la branche prioritaire Pv peut être équipée d'un accumulateur Ac branché en aval du clapet de non-retour 24. Ceci étant, le fonctionnement du dispositif de l'invention est le suivant. On envisage tout d'abord comme premier cas de fonctionnement, celui où le débit Qv, dans la branche prioritaire Pv est nul. C'est le cas par exemple où tous les manipulateurs montés sur cette branche prioritaire sont au repos. Le liquide, arrivant sous la pression d'entrée Pe, à l'entrée P passe, par l'orifice 4, dans la gorge 11. La pression Pe d'entrée s'installe à l'intérieur du clapet 3 et en aval du gicleur G1 vers la branche Pv et vers le gicleur G2. Si la pression Pe est inférieure à la pression pl d'ouverture du réducteur de pression 13, la pression qui s'établit est la même de part et d'autre du clapet ou plongeur 3 ; celui-ci reste dans sa première position de repos , représenté sur la figure 1, sous l'action du ressort 8. Ce cas correspond au gonflage de l'accumulateur Ac (fig. 4) à travers le clapet de non-retour 24. Lorsque le gonflage de l'accumulateur Ac est terminé, et comme il n'y a pas de débit dans la branche Pv, la pression P va monter et dépasser la e limite p1. Dès que Pe # p1, le réducteur ou limi- teur de pression 13 va s'ouvrir et du liquide va sté- couler à travers le gicleur G2 et à travers la soupape 14 du réducteur. L'écoulement de-liquide à travers G2 provoque une perte de charge de telle sorte que la pression de liquide dans la zone comprise entre le clapet 3 et le réducteur 13 devient inférieure à la pression du liquide situé en amont desgicleursG1 et G2 et agissant de l'autre côté du clapet 3. De de fait, le clapet 3 est piloté et se déplace, sous l'action de cette différence de pression, à l'encontre du ressort 8 (c'est-à-dire vers la droite selon la représentation de la figure 1). La communication entre l'entrée unique P et l'autre branche A est alors établie, tandis que la communication entre cette entrée P et la branche prioritaire Pv est étranglée. La pression est maintenue à la valeur de pression limite p1 déterminée par le réducteur 13. Le débit de liquide Q A dans l'autre branche A est égal à la différence entre le débit de liquide Q e à l'entrée P et le débit de fuite Qf à travers le réducteur 13 Q A Qe Qf Le débit de fuite Qf est réduit au minimum notamment grâce au gicleur G2 qui permet d'obtenir une perte de charge suffisante, pour la commande du déplacement du clapet 3, avec un faible débit de fuite. * Le deuxième cas de fonctionnement corres pond à celui où le débit Q v dans la branche P prénd v sa valeur normale, régulée par la présence du gicleur G1, la pression d'entrée Pe, à l'entrée unique P, étant égale ou supérieure à la limite pl. Le réducteur de pression 13 va s'ouvrir. Les pertes de charge à travers le gicleur G1 et le gicleur G2 entrainent une chute de pression entre la zone située en amont de ces deux gicleurs et la zone située en aval. Le clapet 3 est piloté et, sous l'action de cette chute de pression, se déplace à l'encontre du ressort 8. Une communication est ainsi ouverte entre l'orifice 4 et la branche A, tandis que le passage entre l'orifice 4 et la branche P est étranglé par un des v épaulements 5. Le débit Q A dans la branche A est égal au débit d'entrée Q e diminué du débit Qv dans la branche P et du débit de fuite Qf à travers le réducteur 13 v Q A Qe Qv v - Qf A titre d'exemple numérique, non limitatif, la pression limite pl, établie par le réducteur 13, peut être de l'ordre de 35 bars. REENDICATIONS 1. Dispositif de régulation du débit d'un fluide, notamment hydraulique, destiné à assurer l'alimentation de deux branches de sortie à partir d'une entrée unique de fluide sous pression, une des deux branches de sortie étant considérée comme prioritaire, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens (B) sensibles à la pression de la branche de sortie prioritaire (Pv), combinés avec des moyens (C) d'orientation du débit de fluide vers les branches de sortie (A, Pv), les moyens sensibles à la pression commandant les moyens d'orientation du débit, de-manière telle que lorsque la pression dans le circuit prioritaire est inférieure à une limite prédéterminée, les moyens d'orientation du débit occupent une première position pour laquelle le débit est dirigé essentiellement vers le circuit prioritaire, tandis que lorsque la pression dans le circuit prioritaire atteint ou dépasse une limite prédéterminée, les moyens d'orientation du débit prennent une autre position qui assure une répartition du débit entre les deux branches de sortie, avec un minimum de perte dans le circuit prioritaire. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens (B) sensibles à la pression sont constitués par un réducteur de pression (13) propre à s'ouvrir pour une valeur déterminée (P1) de la pression et à mettre en communication une partie du circuit prioritaire (Pv) avec un retour à la bache (T), tandis que les moyens d'orientation du débit sont constitués par un clapet (3) commandé par l'ouverture du réducteur de pression, ce clapet étant propre à prendre une première position, lorsque le réducteur de pression est fermé, position pour laquelle le débit est dirigé essentiellement vers le circuit prioritaire (Pv), et une autrefposition, lorsque le réducteur de pression est ouvert, le débit étant alors aussi dirigé vers la deuxième branche de sortie (A), avec un minimum de perte à travers le réducteur de pression ouvert. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que deux orifices d'étranglement (e1, e2), de diamètres notablement différents, sont disposés en série entre la sortie (16) du clapet et l'entrée (17) du réducteur de pression, l'orifice d'étranglement (e1) situé le plus en amont ayant le plus fort diamètre, tandis que l'orifice d'étranglement (e2), situé en aval a un diamètre plus faible, la branche du circuit prioritaire étant reliée à un point (ou une zone) compris entre les deux orifices d'étranglement, l'autre branche de sortie étant alimentée directement, à partir de l'entrée unique, lorsque le clapet s'est déplacé pour ouvrir une communication entre cette autre branche de sortie et l'entrée. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le diamètre du second orifice d'étranglement (e2) est de l'ordre de dix fois plus faible que le diamètre du premier orifice d'étranglement (el) 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait que les orifices d'étranglement (e1, e2) sont prévus dans des gicleurs (G1, G2) montés dans des trous. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la branche prioritaire est équipée d'un clapet de nonretour (24) et d'un accumulateur (Ac). 7. Dispositif selon la revendication 2 ou selonl'ensemble de la revendication 2 et de l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé par le fait que la pression limite (P1) établie par le réducteur de pression (13) est de l'ordre de 35 bars.