Brevet FR2480873A1 — publié le 19811023

La présente invention concerne un système hydro-pneumati- que pour entraîner un dispositif de manoeuvre hydraulique sous le contrôle d'une pression hydraulique convertie de façon intermittente à partir de la pression pneumatique. Ce dispositif hydro-pneumatique tel que décrit ci-dessus est utile du fait des caractéristiques respectives et diffé- rentes de la pression pneumatique et de la pression hydrauli- que. Cependant, dans les systèmes classiques hydro-pneumati- ques, il a fallu prévoir au moins deux convertisseurs hydro- pneumatiques pour produire un mouvement de va-et-vient d'un dispositif de manoeuvre hydraulique tel qu'un cylindre de travail commandé hydrauliquement. Il en résulte une tuyaute- rie compliquée et des coûts de fabrication élevés pour réaliser le système. Un objet de l'invention est donc de créer un système hydro-pneumatique perfectionné dans lequel un unique conver- tisseur hydro-pneumatique permet d'obtenir le mouvement de va-et-vient d'un dispositif de manoeuvre hydraulique, le tout étant de construction simple. Selon la présente invention, il est créé un système hydro-pneumatique destiné à entraîner un dispositif de manoeuvre hydraulique, lequel système comprend un unique convertisseur hydro-pneumatique comportant une enveloppe cylindrique munie d'ouvertures d'entrée et de sortie, et un plongeur pouvant effectuer un mouvement de va-et-vient à l'intérieur de l'enveloppe et subdivisant l'intérieur de l'enveloppe en une chambre hydraulique en communication ouverte avec les ouvertures d'entrée et de sortie et une chambre pneumatique destinée à être reliée à une source de pression pneumatique, la chambre hydraulique ayant une capacité de déplacement permettant de conserver une quantité prédéterminée de fluide hydraulique nécessaire à la produc- tion d'au moins un mouvement de va-et-vient du dispositif de manoeuvre hydraulique pendant le mouvement vers l'avant du plongeur dans la chambre hydraulique. Le système comprend en outre un passage d'alimentation relié à l'ouverture d'entrée et destiné à envoyer le fluide hydraulique sous pression et provenant de la chambre hydraulique au dispositif de manoeu- vre; un passage de retour relié à l'ouverture d'entrée est prévu pour renvoyer le fluide hydraulique déchargé du dispo- sitif de manoeuvre vers la chambre hydraulique; une soupape de commutation permettant de raccorder les connexions hydrau- liques des passages d'alimentation et de retour en direction et en provenance du dispositif de manoeuvre, un réservoir à fluide hydraulique disposé à l'intérieur du-passage de retour pour conserver le fluide hydraulique déchargé à l'intérieur, la capacité du réservoir hydraulique étant sensiblement la même ou plus importante que la capacité de déplacement de la chambre hydraulique; et une soupape d'arrêt disposée à l'intérieur du passage de retour entre l'ouverture d'entrée et le réservoir pour autoriser le courant de fluide hydraulique provenant du réservoir à pénétrer dans la cham- bre hydraulique et pour interrompre le courant inverse de fluide hydraulique provenant de la chambre hydraulique. L'objet ci-dessus, ainsi que d'autres objets, caractéris- tiques et avantages attachés à la présente invention, seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui suit de modes de réalisation préférés, avec référence aux dessins annexés. La figure 1 est un schéma d'un circuit hydro-pneumatique selon la présente invention. La figure 2 représente une modification du schéma du circuit de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe d'un convertisseur hydro-pneumatique comprenant les parties composantes repré- sentées à la figure 1. La figure 4 est une vue en coupe d'un autre type de convertisseur hydropneumatique pouvant être adapté au schéma de circuit de la figure 1. Si on se réfère maintenant aux dessins, et en particulier à la figure 1, celle-ci représente le schéma d'un circuit hydro-pneumatique de base dans lequel un unique convertis- seur hydro-pneumatique 10 du type à surcompression est prévu pour entraîner un dispositif de manoeuvre hydraulique 60 se présentant sous la forme d'un cylindre de travail à commande hydraulique. Le convertisseur hydro-pneumatique 10 comprend une enveloppe cylindrique étagée Il et un plongeur étagé 12 disposé de façon à effectuer un mouvement de va-etvient à l'intérieur de l'enveloppe cylindrique 11 et subdiviser 1 lintérieur de l'enveloppe 11 en une chambre hydraulique R0, une chambre pneumatique annulaire supérieure A1 et une chambre pneumatique ingrieure A2. L'enveloppe cylindrique 11 est munie dans-sa partie de petit diamètre d'ouvertures d'entrée et de sortie lla et llb qui sont en communication ouverte avec la chambre hydraulique RPo qui doit 8tre remplie de fluide hydraulique (habituellement de l'huile). L'envelop- pe 1l du cylindre est egalement pourvue dans sa partie de grand diam tre d ouvertures pneumatiques supérieure et inférieurs i1c et lld -respectivement en communication ouver- te avec les chambres pneumatiques supérieure et inférieure A1 et A2, La chambre pneumatique supérieure A1 est reliée par l'ouverture 11c à une soupape de commutation à solénoïde 20 par l'intermédiaire d'un passage pneumatique 21, alors que la chambre pneumatique inférieure A2 est reliée par l'ouver- ture lld à la soupape de commutation 20 par l'intermédiaire d'un passage pneumatique 22. La soupape de comuutation 20 se présente sous la forme d'une soupape a deux positions et comprend un solénoïde 20ao Quand le solénoïde 20a n'est pas excité, la soupape de commutation 20 est dans sa première position o elle relie le passage 22 à un silencieux 24 exposé à l'air atmosphérique et le passage 21 à une source de pression pneumatique 23. Lorsque le solénoïde 20a est excité, la soupape de commutation 20 commute vers sa seconde position et relie le passage 21 au silencieux 24 et le passage 22 à la source de pression pneumatique 23. Dans le convertisseur hydro-pneumatique 10, on notera que la chambre hydraulique R0 a une capacité de déplacement permettant de conserver une quantité prédéterminée de fluide hydraulique, nécessaire à la production d'un mouvement de va-et-vient du dispositif de manoeuvre hydraulique 60. La chambre hydraulique R0 est reliée par son ouverture de sortie lia à une soupape de commutation à solénoïde 50 par l'intermédiaire d'un passage d'alimentation en fluide 30 et elle est est également reliée par son ouverture d'entrée llb à la soupape de commutation 50 par l'intermédiaire d'un passage de retour de fluide 40. Le passage d'alimentation de fluide 30 est pourvu à l'intérieur d'une soupape d'arrêt 31 permettant le passage du courant de fluide hydraulique provenant de la chambre hydraulique R0, et un manomètre hydraulique 33 est relié au passage d'alimentation 30 par l'intermédiaire d'une soupape d'arrêt 32. A l'intérieur du passage de retour 40 sont disposés un réservoir à fluide hydraulique 41 dont la capacité est sensiblement la même que celle de la chambre hydraulique R0 et une soupape d'arrêt 42 prévue pour autoriser le courant de fluide hydraulique à pénétrer dans la chambre hydraulique R0 en provenance du réservoir 41 et pour interrompre le courant inverse de fluide hydraulique provenant de la chambre hydraulique R0. De plus, le réservoir 41 est muni d'une ouverture d'alimen- tation de fluide 41a à reniflard. Quand la présente invention est effectivement mise en pratique, la capacité du réservoir 41 peut être plus importante que celle de la chambre hydrau- lique R0. La soupape de commutation 50 se présente sous la forme d'une soupape à trois positions miunie d'une paire de solé- noïdes 50a et 50b. Lorsque les deux solénoïdes 50a et 50b ne sont pas excités, la soupape de commutation 50 est dans sa première position, et elle déconnecte le passage d'alimenta- tion 30 provenant d'un passage à fluide 70 qui est relié à une chambre supérieure 62 du dispositif de manoeuvre hydrau- lique 60, et elle déconnecte également le passage de retour provenant d'un passage à fluide 80 qui est relié à une chambre inférieure 63 du dispositif de manoeuvre 60. Lorsque le solénoïde 50a est excite, la soupape de commutation 50 passe à sa seconde position et relie le passage d'alimenta- tion 30 au passage 70 et également le passage de retour 40 au passage 80. Quand le solénoïde 50a n'est pas excité et quand le solénoïde 50b est excité, la soupape de commutation passe à sa troisième position et relie le passage d'ali- mentation 30 au passage 80, et le passage de retour 40 au passage 70. De plus, le passage 70) comprend à l'intérieur un régulateur de vitesse 71 se entant sous la forme d'une soupape de contrôle de débit à soupape d'arrêt, et le passa- ge 80 comprend à l'intérieur des soupapes d'arrêt 81, 82, un régulateur de vitesse 83 avec une soupape de décélération normalementrouverte, et un régulateur de vitesse 84. On décrira maintenant en détail le mode de fonctionne- ment du système hydro-pneumatique. Quand la soupape de commutation 20 est passée à sa seconde position lorsque le solénoïde 20a est excité, l'air comprime provenant de la source de pression pneumatique 23 pénètre dans la chambre inférieure A2 du convertisseur 10 par le passage 22 et l'ouverture lld alors que l'air provenant de la chambre supérieure A1 est évacué vers l'atmosphère par l'ouverture 11c, le passage 21 et le silencieux 24. Il en résulte un mouvement vers le haut ou vers l'avant du plongeur 12 dans la chambre hydraulique R0 du convertisseur 10. Au cours de cette manoeuvre, la pression pneumatique-qui agit sur le fluide hydraulique dans la chambre R0 augmente du fait de la différence, dans la zone réceptrice de la pression, existant entre les extrémités la plus grande et la plus petite du plongeur 12. Ensuite, quand la soupape de commutation 50 est passée à sa seconde position lorsque son solénoïde de gauche a est excite, le passage d'alimentation 30 est relié au passage 70 et envoie du fluide hydraulique sous pression provenant de la chambre hydraulique R0 dans la chambre supérieure 62 du dispositif de manoeuvre 60, alors que le passage de retour 40 est relié au passage 80 pour permettre au fluide hydraulique déchargé de la chambre inférieure 63 du dispositif de manoeuvre 60 de s'écouler dans le réservoir 41. Il en résulte un mouvement vers le bas du piston 61 dans le dispositif de manoeuvre 60. Lors du mouvement vers le bas du piston 61, la soupape d'arrêt 42 interrompt le courant en sens inverse du fluide hydraulique sous pression en provenance de la chambre hydraulique R0 vers le réservoir 41, alors que le courant de retour du fluide hydraulique provenant du dispositif de manoeuvre 60 est contrôlé par les régulateurs de vitesse 83, 84 de manière à réguler le mouvement descendant du piston 61. Le fonctionnement se poursuit jusqu'à ce que l'extrémité supérieure du plongeur 12 atteigne une première position supérieure indiquée par-une ligne en traits mixtes sur la figure. Lorsque le plongeur 12 parvient à sa première posi- tion supérieure, le piston 61 contenu dans le dispositif de manoeuvre 60 est arrêté dans sa position la plus basse, alors que le plongeur 12 contenu dans le convertisseur 10 est arrêté dans sa première position supérieure. Ensuite, le solénoïde de gauche 50a est désexcité et le solénoîde de droite 50b est excité de manière à faire passer la soupape de commutation 50 à sa troisième position. Il en résulte que le passage d'alimentation 30 est relié au passa- ge 80 et permet la poursuite du mouvement vers le haut du plongeur 12 dans la chambre hydraulique R0 du fait de la pression pneumatique qui agit sur lui dans la chambre infé- rieure A2, alors que le passage de retour 40 est relié au passage 70 pour permettre au fluide hydraulique déchargé de la chambre supérieure 62 du dispositif de manoeuvre 60 de s'écouler dans le réservoir 41. Il en résulte un mouvement ascendant du piston 61 dans le dispositif de manoeuvre 60, provoqué par le courant du fluide sous pression provenant de la chambre hydraulique R0 et parvenant dans la chambre inférieure 63 du dispositif de manoeuvre 60. Pendant le mouvement ascendant du piston 61, la soupape d'arrêt 42 interrompt le courant en sens inverse du fluide hydraulique sous pression revenant dans le réservoir 41 depuis la chambre hydraulique R0, alors que le courant de retour du fluide hydraulique provenant du dispositif de manoeuvre 60 est contrôlé par le régulateur de vitesse 71 de manière à régu- ler le mouvement ascendant du piston 61. L'opération conti- nue jusqu'à ce que l'extrémité supérieure du plongeur 12 atteigne une seconde position vers le haut, indiquée par une ligne en traits mixtes sur la figure. Lorsque le plongeur 12 parvient à sa seconde position vers le haut, le piston 61 contenu dans le dispositif de manoeuvre 60 est arrêté dans sa position la plus haute, alors que le plongeur 12 contenu dans le convertisseur 10 est arrêté dans sa seconde position vers le haut. Ensuite, la soupape de commutation 50 est ramenée à sa première position quand son solénoïde 50b n'est plus excité, ce qui déconnecte les passages d'alimentation de retour 30 et 40 des passages 70 et 80 respectivement, alors que la soupape de commutation 20 est ramenée à sa première position aprRs désexcitation de son sol6nolde 20a. envoyant de lV'air comprimé provenant de la source de pression pneumatique 23 dans la chambre supérieure A1 par 'ilntermgdiaire du passage 21 et autorisant l'évacuation de l'air de la chambre infé- rieure A2 par l'intermédiaire du passage 22 et du silencieux 2%.4 Ainsi, le plongeur 12 contenu dans le convertisseur 10 est dépkace vers sa position la plus basse du fait de l'air colmprimé agissant sur lui dans la chambre supérieure A1, et dans le mmese temps le:-juide hydraulique conservé dans le res:ervoir Al est aspire dans la chambre hydraulique R0 par l'intermdiaire de la pe darret 422 ce qui fait revenir le convertiesseur 10 a sa condition d'origineo De l s.cri ption d6t:aill. qui vient d'âtre faite, on notera cqe le mouvement ascendant d plongeur 12 dans la clambre lhydraulique R0 provoque un M0rou-vement' de va-et- vient dul piton 61 danIs le dispositif de manoeuvre 60O Ceci signi- fie que le dispositif de manoeuvre hydraulique 60 est entrai- né par l unique convertisseur hydro-pneumatique hydraulique de constitution simple et sans qu'il soit nécessaire de disposer de deux convertisseurs classiques. Dans la mise en pratique effective de 1 invention, la réduction du nombre de convertisseurs hydro-pneumatiques permet de réduire les bruits d'lchappemeni; provroqués par l'air é-vacue des chambres pneumatiques respectives A1 et A2 du convertisseur l0, ce qui forme autour de l 'operateur un environnement plus agréa- ble. Dans le cas o les capacités respectives de la chambre hydraulique R0 et du réservoir 41 sont sensiblement doublées par rapport à la capacité du dispositif de manoeuvre 60, le mouvement- vers le haut ou vers l'avant du plongeur 12 dans la cham-bre hydraulique R0 provoque deux mouvements de va-et- vient du piston 61 dans le dispositif de manoeuvre 60 ou un mouvemenk de va-et-vient du piston dans chacun de deux dispositifs de manoeuvre hydrauliques 60 et 160, comme illustré à la figure 2. Dans le schéma du circuit hydropneumatique de la figure 2, un autre circuit hydraulique identique à celui qui com- prend la soupape de comriutation 50 et le dispositif de manoeuvre hydraulique 60 est relié aux passages d'alimenta- tion et de retour 30 et 40; dans ce circuit, les références augmentées de 100 désignent des parties respectives corres- pondant à celles du circuit hydraulique de la figure.1. Selon cette disposition, on peut déterminer de façon avanta- geuse les moments respectifs o les solénoïdes 50a, 50b, a et 150b des soupapes de commutation respectives 50 et sont excitées en relation avec ceux o le solénoide 20a de la soupape de commutation 20 est excitée de manière à commander les dispositifs de manoeuvre hydraulique 60 et 160 soit en même temps soit à des moments différents. En outre, dans le cas o les parties composantes entou- rées par une ligne discontinue sur les figures 1 et 2 sont réalisées en une seule pièce comme représenté à la figure 3, on peut simplifier la tuyauterie du circuit hydro-pneumatique et réduire la surface au sol occupée par les composants. A la figure 3, les mêmes références numériques désignent les mêmes composants que ceux de la figure 1. Dans le dispositif de la figure 3.la chambre pneumatique supérieure A1 est isolée de la chambre hydraulique R0 au moyen d'une paire de joints toriques 13 et 14 entre lesquels une gorge circulaire communique avec l'intérieur du réservoir 41 par l'inter- médiaire d'un passage incliné 16. En fonctionnement, si l'air comprimé provenant de la chambre pneumatique A1 passe par le joint torique 14, la gorge 15 permet au courant d'air comprimé de pénétrer dans le réservoir 14 par le passage 16. Ensuite, l'air comprimé s'échappe dans l'atmosphère par l'ouverture supérieure 41a et par le reniflard. Ceci permet d'éviter l'entrée d'air comprimé dans la chambre hydraulique R0 et les inconvénients divers provoqués par l'entrée de l'air dans le fluide hydraulique. Même si une partie du fluide hydraulique provenant de la chambre R0 fuit par le joint torique 13, la gorge 15 dirige ce courant de fluide de fuite vers le réservoir 41 par le passage 16 et évite la pénétration du fluide de fuite dans la chambre pneumatique A1. Lorsque la présente invention est mise effectivement en pratique, le convertisseur hydropneumatique 10 du type a surcompression peut atre reiaplac par le convertisseur hydro-pneumatique 110 du type représenté à la figure 4, pour convertir de façon intermittente la pression de l'air compri- mé en pression hydraulique. Lorsque le convertisseur 110 fonctionne, on notera qu'un piston 112 est déplacé vers le haut par l'air comprimé envoyé par le passage 22 et déplacé vers le bas par la force de sollicitation exercée par un ressort de compression 119. En variante, les soupapes de commutation 50 et 150 peuvent être remplacées par des pre- mière et seconde soupapes à deux positions prévues pour connecter et déconnecter sélectivement les passages d'alimen- tation et de retour 30 et 40 en direction et en provenance des passages 70, 170 et 80, 180. Bien qu'on ait représenté et décrit ici certains modes de réalisation préférés de la présente invention, il est clair qu'il est possible de leur apporter de nombreuses modifications. De ce fait, l'invention n'est donc pas res- treinte à la forme précise décrite sur les dessins et dans ce qui précède et elle comprend toutes les modifications raisonnables et évidentes qui leur sont apportées. REVENDICATIONS 1. Système hydro-pneumatique pour entraîner un disposi- tif te manoeuvre hydraulique sous le contrôle d'une pression hydraulique convertie à partir d'une pression pneumatique, caractérisé en ce qu'il comprend un unique convertisseur hydro-pneumatique (10) comportant une enveloppe cylindrique (11) pourvue d'ouvertures d'entrée et de sortie (11b, lia), et un plongeur (12) pouvant effectuer un mouvement de va- et-vient à l'intérieur de l'enveloppe et subdivisant l'inté- rieur de l'enveloppe en une chambre hydraulique (R.> en communication ouverte avec lesdites ouvertures d'entrée et de sortie et une chambre pneumatique (Ai ou A2) destinée à être reliée à une source de pression pneumatique (23), la chambre hydraulique ayant une capacité de déplacement per- mettant de conserver une quantité prédéterminée de fluide hydraulique nécessaire à la production d'au moins un mouve- ment de va-et-vient du dispositif de manoeuvre hydraulique (60) pendant le mouvement vers l'avant du plongeur (12) dans la chambre hydraulique, un passage d'alimentation (30) relié à l'ouverture -d'entrée et destiné à envoyer le fluide hydraulique sous pression et provenant de la chambre hydraulique au disposi- tif de manoeuvre et un passage de retour (40) relié à ladite ouverture d'entrée prévu pour renvoyer le fluide hydraulique déchargé du dispositif de manoeuvre vers la chambre hydrau- lique; une soupape de commutation (50) permettant de raccorder les connexions hydrauliques des passages d'alimentation et de retour en direction et en provenance dudit dispositif de manoeuvre, un réservoir à fluide hydraulique (41) disposé à l'inté- rieur du passage de retour pour conserver le fluide hydrau- lique déchargé à l'intérieur, la capacité du réservoir hydraulique étant sensiblement la même ou plus importante. que la capacité de déplacement de la chambre hydraulique; et une soupape d'arrêt (42) disposée à l'intérieur du passage de retour entre l'ouverture d'entrée (libj et le réservoir (41) pour autoriser le courant de fluide hydrauli- que provenant du réservoir à pénétrer dans la chambre il hydraulique et pour interrompre le courant inverse de fluide hydraulique provenant de la chambre hydraulique, 0 2o Système hydro-pneumatique selon la revendication 1, caractérise en ce que ledit convertisseur hydropneumatique (10) comprend une enveloppe cylindrique étagée i11) pourvue de parties de diamètre petit et grand, ladite enveloppe étant pourvue dans sa partie de petit diamètre d'ouvertures d'entrée et de sortie (llb, lla) destinés à éta.blir une liaison avec les- dits passeages de retour t d'alimentation (40, 30) respecti- vement, eat une partie de grand diamàtre pourvue de première et s conàd ouvertures pneumatiques (llc, ld) disposées de manière a;tre rEliées slectivement L une source de pression pneumat:ique (23) et nu p!sugeur étagé (12) di&spos de manière k effectuer un tount dvavie -a't7ont i lintAérieur e ladite enveloppe et subdiviser l intérieur de cette enveloppe en une chambre hydraulique (R0) s communication ouverte avec lesdites ouverthures d'entrée et de sortie, et des premiere et seconde chambres pneumatiques (Z\ A) en communication onverte avec lesdites premiere et- secode ouCertures pneumatiques (tic, id) -respectivement, adicte chambre hydraulique étant pour- vue d'une capacité de déplacement lui permettant de conser- \ver unz quanlité pédt.....inée de fluide hydraulique néces- saire à la production diau moins un mouv.ement de va-et-vient du dispositif de manoeuvre hydraulique (60) pendant le mouvement vers tPavant dudit plongeur étagé dans ladite chambre hydraulique. 3o Système hydro-pneumatique selon la revendication 2, caraccterisl en ce que ledit réservoir à fluide hydraulique (4fi1) se présente sous la forme d'un réservoir à fluide annulaire entourant la partie de petit diamètre de l'enve- loppe cylindrique étagée (lllo 4o Système hydro-pneumatique selon la revendication 3, caractérlsé en ce que ladite soupape d'arrêt (42} est dispo- sse entre La chambre hydraulique (R0) et le réservoir à fluide annulaire (41). o Système hydro-oneumatiqcue selon la revendication 1, caractérise en ce que ledit convertisseur hydro-p.neumatique comprend: une enveloppe cylindrique (110) pourvue à l'une de ses extrémités d'ouvertures d'entrée et de sortie destinées à établir la liaison avec les passages de retour et d'alimenta- tion (40, 30) respectivement, et à son autre extrémité d'une ouverture pneumatique destinée à établir la liaison avec une source de pression pneumatique (23); 1 un piston (112) monté de façon à se déplacer en va-et- vient à l'intérieur de l'enveloppe (110) et subdiviser l'intérieur de ladite enveloppe en une chambre hydraulique en communication ouverte avec lesdites ouvertures d'entrée et de sortie et une chambre pneumatique en communication ouverte avec ladite ouverture pneumatique, ladite chambre hydraulique ayant une capacité de déplacement lui permettant de conserver une quantité prédéterminée de fluide hydraulique nécessaire à la production d'au moins un mouvement de va-et- vient du dispositif de manoeuvre hydraulique pendant le mouvement vers l'avant du piston en direction de la chambre hydraulique; et - des moyens (119) pour solliciter ledit piston en direc- tion de ladite chambre pneumatique.