Brevet FR2476243A1 — publié le 19810821

La présente invention concerne une soupape de sécurité pour ali- mentation en fluide sous pression, en particulier pour l'embrayage et le freinage de presses, comportant deux soupapes de voie commutées en parallèle, chacune comprenant un piston de travail et un plateau de soupape relié au piston de travail, les soupapes de voie commandant les liaisons entre une entrée, un échappement et l'alimentation, chaque soupape de voie étant respectivement commandée par une soupape de commande par exemple commutable électromagnétiquement, les deux plateaux de soupape étant guidés dans des alésages correspondants du corps de soupape, les deux alésages étant reliés par deux canaux croisés. Dans la demande de brevet allemand P 27 56 240.9, il est décrit une soupape de sécurité qui est réalisée de manière qu'en cas de fausse commutation, aucune pression résiduelle ne reste dans la con- duite reliée à l'alimentation si bien qu'on est sûr qu'une telle fausse commutation est bloquée et que l'installation est déconnectée. On y utilise des dispositifs de commutation par pression qui, en cas d'une fausse commutation de la soupape de sécurité qui détectent les différentes positions de commutation si bien que l'on produit par un commutateur électrique, un signal de faute qui est utilisé pour déconnecter l'installation. Un objet de la présente invention consiste à obtenir, en partant de la soupape de sécurité décrite ci-dessus, une surveillance automatique dynamique permanent de la soupape de sécurité sans utili- ser de moyens supplémentaires, tels que commutateurs à pression, des commutateurs électriques, etc. Suivant une caractéristique de la présente invention, il est prévu une soupape de sécurité dans laquelle les sièges de soupape des soupapes de commande sont reliés par des canaux de commande corres- pondant aux canaux croisés. Il en résulte que - quand le fluide sous pression est de l'air- l'air de commande vers les soupapes-de commande n'est pas prélevé directement à l'entrée, mais, par les canaux croisés mentionnés ci-dessus qui relient en croix les deux alésages dans lesquels sont guidés les plateaux de soupape. Ainsi, comme on le verra ci-dessous, on peut obtenir une auto- surveillance permanente de la soupape de sécurité. Suivant une autre caractéristique de l'invention, en particu- lier en cas d'utilisation d'un fluide hydraulique sous pression, à chaque soupape de voie est associée une chambre tampon qui, d'une part, est en liaison, par un canal, avec le siège de soupape de la soupape de commande associée et, d'autre part, par un canal de commande, avec le canal croisé associé. Dans chacune des chambres tampons, est disposé un piston par lequel le volume de la chambre peut être modifié dans le sens d'une réduction. De préférence, les pistons sont réalisés sous forme de pistons différentiels avec leurs faces arrière présentant des sections plus petites et soumises en permanence à la pression d'entrée par un canal de liaison vers l'entrée. De préférence, les canaux de commande débouchent dans les cham- bres tampons par des trous de petite section. De préférence, pour la réalisation et la fabrication de la sou- pape de sécurité, on prévoit un canal croisé dans une plaque de base et l'autre canal croisé dans une plaque de connexion, avec entre ces deux plaques, un joint d'étanchéité, du genre joint de culasse. Les caractéristiques de l'invention mentionnée ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la descrip- tion suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite, avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. 1 est une vue en coupe d'un soupape de sécurité en posi- tion de repos, la Fig. 2 est une vue en coupe de la soupape de la Fig. 1 en position de travail, la Fig. 3 est une vue en coupe de la soupape de la Fig. 1 en position de panne, la Fig. 4 est une coupe d'une variante de soupape de sécurité en position de repos, dans laquelle on a prévu une chambre tampon pour chaque soupape de voie, la Fig. 5 est une vue en coupe de la soupape de la Fig. 4 en position de travail, la Fig. 6 est une coupe de la soupape de la Fig. 4 en position panne, et la Fig. 7 est une vue en schématique en perspective du corps de la soupape de sécurité avec un joint d'étanchéité. La soupape de sécurité 10, Fig. 1, comprend un corps 12 dans lequel sont prévues deux soupapes de voies montées en parallèle qui chacune comprend un piston de travail 16a ou 16b et une tête ou un plateau de soupape 18a ou 18b. Le corps de soupape 12 comprend une tubulure d'entrée 20, prévue pour un milieu sous pression, une tubulure de retour 22 et une tubulure d'alimentation 24. A chacune des soupape de voie, est associée une soupape de précommande 26a ou 26b, avec des sièges de soupape 28a ou 28b et des ouvertures d'échappement 30a ou 30b. Les plateaux de soupape en forme de pistons 18a et 18b sont gui- dés dans des alésages 36a et 36b du corps 12; ils ouvrent et ferment les sièges de soupape 34a et 34b. Les pistons de travail 16a et 16b ouvrent et ferment les sièges de soupape 32a et 32b. Les deux plateaux de soupapes 18a et 18b présentent des trous perpendiculaires 38 qui débouchent respectivement dans des canaux annulaires 42a et 42b. Dans le corps 12, sont encore prévus deux canaux 46a et 46b, qui, dans la suite, seront appelés les canaux croisés et qui relient mutuellement en croix les trous 36a et 36b. En dérivation sur ces canaux croisés 46a et 46b, on a des canaux de commande 48a et 48b, qui conduisent aux sièges de soupape 28a et 28b des soupapes de commande 26a et 26b. De plus, des soupapes de commande 26a et 26b, des canaux 50a et 50b partent vers les pistons de travail 16a et 16b, ou mieux vers les chambres de travail 14a et 14b. La soupape de sécurité des Figs. 1 à 3 fonctionne de la manière suivante: Dans la position de repos de la Fig. 1, les soupapes de commande 26a et 26b sont fermées et les chambres de travail 14a et 14b des pistons de travail peuvent se vider par les canaux 50a et 50b et les échappements 30a et 30b des soupapes de commande. Les plateaux de soupape 18a et 18b sont donc poussés par les ressorts de pression (et par le fluide sous pression) contre les sièges 34a et 34b qui se ferment. Les sièges de soupapes 32a et 32b des pistons de travail sont ouverts si bien que l'alimentation 24 est reliée au retour 22. Si on commute maintenant les soupapes de commande, comme le montre la Fig. 2, leurs sièges de soupape 28a et 28b s'ouvrent et leurs tubulures d'évacuation 30a et 30b se ferment. Le volume des canaux de commande 48a et 48b est choisi suffisamment grand pour que le fluide sous pression qui s'y trouve et qui entre, par les sièges 28a et 28b et les canaux 50a et 50b, dans les chambres de travail 14a et 14b, puisse commuter les pistons de travail, qui prennent alors les positions montrées à la Fig. 2, dans lesquelles les sièges 32a et 32b des pistons de travail sont fermés et les sièges 34a et 34b des plateaux de soupape 18a et 18b ouverts. Le fluide sous pression, c' est à dire dans ce cas de l'air sous pression, circule maintenant de l'entrée 20 vers les plateaux de soupape alésés 18a et 18b, puis passe successivement par les trous perpendiculaires 38 dans les canaux annulaires 42a et 42b, à travers les canaux croisés 46a et 46b, dans les canaux annulaires 40a et 40b, et enfin par les sièges de soupape 34a et 34b vers la tubulure d'alimentation 24. Simultanément, le fluide sous pression sort des canaux croisés 46a et 46b, ou des canaux annulaires 40a et 40b, vers les canaux de commande 48a et 48b, si bien que ceux-ci (ainsi que les canaux 50a et 50b et les chambres 14a et 14b) sont remplis de fluide sous pression c'est à dire à la pression d'entrée initiale. Si maintenant on commute à nouveau les soupapes de ventilation, leurs sièges 28a et 28b se ferment, les ouvertures d'échappement 30a et 30b s'ouvrent en même temps et les chambres 14a et 14b des pistons de travail 16a et 16b se vident par les ouvertures 30a et 30b des soupapes de commande. Les deux soupapes de voie sont à nouveau commutées en position de repos, comme à la Fig. 1, car les pistons de travail ne sont plus alimentés en fluide sous pression et les ressorts 70 poussent les plateaux de soupape vers leurs sièges 34a et 34b. Les canaux de commande 48a et 48b sont encore remplis de fluide sous pression à la pression d'entrée du fluide si bien qu'à la commutation suivante les pistons de travail sont ramenés à la position de la Fig. 2 par ce fluide sous pression. Dans le cas de la fausse manoeuvre de la Fig. 3, on suppose que l'électroaimant de la soupape de commande 26b est excité et que l'électro-aimant de la soupape de commande 26a est désexcité. Donc, le siège de soupape 28b est ouvert tandis que le siège de soupape 28a est fermé. Le piston de travail 16b est actionné par le fluide sous pression du canal de commande 48b, par le siège de soupape 28b et le canal 50b, et se trouve commuté dans la position montrée à la Fig. 3, alors que le piston de travail 16a n'est pas commuté. Donc, le siège de soupape 34a est fermé tandis que le siège de soupape 34b est ouvert. Il ne peut donc passer aucun fluide sous pres- sion vers le siège de soupape 34b car le canal croisé 46a conduisant au siège de soupape 34b car il est fermé par le plateau de soupape 18a en forme de piston. La tubulure d'alimentation 24 se vide, par le siège de soupape 32a ouvert, vers la tubulure de retour 22 et le chemin de retour du fluide sous pression de la tubulure d'entrée 20 est barré. Par le plateau de soupape 18b, la pression est admise et passe, par le trou perpendiculaire 38 et le canal circulaire 42b, vers le canal croisé 46b mais comme le plateau de soupape 18a est en position fermée, le fluide sous pression ne peut pas passer plus loin Par le canal de commande 48b restant en liaison avec le canal croisé 46b, le piston de travail 16b reste actionné par la pression d'entrée com- plète. Le canal de commande 48a est au contraire vidé, par le canal an- nulaire 40b et le siège de soupape 34b ouvert, vers la tubulure de sortie 22, si bien qu'il ne peut se créer de pression dans le canal de commande 48a et qu'il se trouve pratiquement à la pression présente dans la tubulure de sortie, soit par exemple la pression atmosphérique. Cela signifie qu'automatiquement, si la soupape de commande 26a restée au repos était commutée d'une manière quelconque et que le siège de soupape 18a était ouvert, une commutation du piston de travail 16a ne serait pas possible car le canal de commande 48a est vide et qu'il n'y a pas de pression disponible pour actionner et commuter le piston de travail 16a. On ne peut donc se servir à nouveau de la soupape que si l'on supprimé la panne. En outre, l'exemple de réalisation suivant l'invention permet le contr8le de l'étanchéité des sièges de soupape 34a et 34b. La Fig. 1 montre les deux plateaux de soupape 18a et 18 en posi- tion fermée. Si, par exemple le siège 34b du plateau de soupape 18b n'est pas étanche, l'air sort du canal annulaire 40b et du canal de commande 48a en liaison -avec 40b. Cela veut dire que le canal de commande 48a se vide par le siège de soupape 34b non étanche. Si 247624. maintenant les deux soupapes de commande 26a et 26 sont commutées et que leurs sièges de soupape 28a et 28b sont ouverts, le piston de tra- vail 16a ne peut pas être commuté car il n'y a pas de pression dispo- nible dans le canal de commande 48a puisque ce canal 48a s'est vidé à la suite de la non étanchéité du siège 34b, que la pression dans le canal 48a est tombé et n'est pas suffisante pour commuter le piston de travail 16a. Comme le piston de travail 16b est commuté, on se trouve dans la même position de fausse manoeuvre que celle montrée à la Fig. 3. Dans ce cas également, on ne peut remettre la soupape de sécurité en service qu'après l'élimination de la faute. Dans l'exemple de réalisation des Figs. 4, 5 et 6, il est prévu dans le corps de soupape 12 un dispositif intermédiaire qui se compose de deux chambres tampon 52a et 52b, qui sont respectivement associées aux soupapes de voie. Les canaux de commande 48a et 48b débouchent dans les chambres 52a et 52b par des petits trous 56a et 56b, les chambres 52a et 52b étant, en outre, respectivement reliées aux sièges 28a et 28b des soupapes 26a et 26b par des canaux 54a et 54b. Dans les chambres tampons sont respectivement prévus des pis- tons 58a et 58b, déplaçables en sens inverse et guidés dans un alésage commun 60. Ces deux pistons sont réalisés sous forme de pistons différentiels, avec une tête de piston de plus grand diamètre située dans chaque chambre 52a ou 52b, et un axe de piston de plus petit diamètre situé dans l'alésage commun 60. Dans la position de repos montrée à la Fig. 4, les pistons 58a et 58b reposent sur les épaulements 62a et 62b du corps de soupape. Entre les faces frontales, des axes de piston, qui se font face, est prévue une chambre sous pression 64 qui est en liaison avec la tubulure d'entrée 20 par un canal de liaison 66, si bien que les faces arrière des piston, c'est à dire les faces frontales de leurs axes, sont constamment soumises à la pression d'entrée. Les deux chambres 52a et 52b peuvent se vider par un canal d'évacuation 68 être reliées à un réservoir, si le fluide sous pression est un fluide hydraulique. Dans la position de repos de la Fig. 4, les chambres de travail des pistons 16a et 16b se vident par les canaux 50a et 50b et les ouvertures d'évacuation 30a et 30b des soupapes de commande, ou sont reliées à un réservoir de fluide. Les plateaux de soupape 18a et 18b sont fermés par leurs ressorts 70 (et par le fluide sous pression) contre leurs sièges. La tubulure d'alimentation 24 est vidée par la tubulure d'évacuation 22. Les chambres 52a et 52b sont, pendant la position suivante de commutation, telle que celle montrée à la Fig. 5, remplies de fluide sous pression par les canaux de commande 48a et 48b. Si les deux soupapes de commande sont commutées et que leurs sièges 28a et 28b sont ouverts, comme le montre la Fig. 5, le fluide sous pression, qui se trouve dans les chambres 52a et 52b, est chassé par les pistons 58a et 58b, et poussé, par les canaux 54a et 54b, les sièges ouverts 28a et 28b et les canaux 50a et 50b, dans les chambres de travail 14a et 14b des pistons de travail 16a et 16b, si bien que ceux-ci sont commutés en position de service, comme le montre la Fig. 5. Les pistons 58a et 58b sont donc actionnés par le fluide sous pression circulant par la liaison 66 à partir de l'entrée 20 et entrant dans la chambre de pression 64, et ils s'écartent si bien que les volumes des chambres 52a et 52b diminuent et que le fluide sous pression est chassé par les liaisons mentionnées dans les chambres de travail 14a et 14b. Après la commutation des soupapes de voie, les plateaux de soupape 18a et 18b prennent les positions montrées à la Fig. 5, dans lesquelles la tubulure d'alimentation 24 est reliée à l'entrée 20. Le fluide sous pression passe aussi, par les canaux croisés 46a et 46b, et les canaux annulaires 40a et 40b, dans les canaux de commande 48a et 48b, et sort de ces derniers dans les chambres 52a et 52b par les petits trous 56a et 56b. Il s'établit dans les chambres 52a et 52b la pression d'entrée. On a donc à la fois dans les chambres 52a et 52b, d'une part, et la chambre de pression 64, d'autre part, la même pression, c'est à dire la pression d'entrée. Comme les surfaces frontales des têtes de piston sont plus grandes dans les chambres 52a et 52b que les surfaces frontales des axes de piston dans la chambre de pression 64, il s'établit une force différentielle qui ramène les pistons 58a et 58b à leurs positions initiales, ce qui est représenté à la Fig.5, les pistons 58a et 58b reposant sur les épaulements 62a et 62b. En cas de fausse commutation, comme le montre la Fig. 6, le pis- ton 16b est commuté, car la soupape de commande 26b s'est ouverte et que, comme décrit ci-dessus, le piston 58b a chassé le fluide sous pression hors de la chambre 52b dans la chambre de travail 14b, puis, après la commutation du piston de travail 16b, a repris sa position initiale. Au contraire, le piston de travail 16a n'est pas commuté, car la soupape de commande 26a ne s'est pas ouverte. Comme la chambre 52a s'est vidée par le canal de commande 48a, le canal annulaire 40b et 10. le siège de soupape 34b ouvert, ainsi que par le siège de soupape ou- vert 32a du piston de travail 16a, vers la tubulure de sortie 22, le fluide sous pression est chassé hors de la chambre 52a, par le piston 58a, vers la sortie 22. En effet, le piston 58a est actionné sur sa face arrière par la pression d'entrée qui règne constamment dans la chambre de pression 64. Le piston 58a prend donc la position montrée à la Fig. 6. Une commutation du piston 16a n'est alors plus possible, même si la soupape de commande 26a est ouverte d'une manière quelconque, car il ne reste dans la chambre 52a pas de fluide sous pression dispo- nible et que du fluide sous pression ne peut entrer dans cette chambre puisque, comme on l'a décrit ci-dessus, le canal 48a est vide. La soupape de sécurité ne peut être remise en service qu'après l'élimination de la faute. - La Fig. 7 montre un exemple de réalisation pratique du corps de soupape. Le corps de soupape est divisé en une plaque de base 80 et une plaque de fermeture 82 dans dans lesquelles sont réalisés les percements pour la tubulure d'entrée, la tubulure sortie et la tubulure d'alimentation, avec entre les deux plaques, un organe d'étanchéité, par exemple un joint d'étanchéité 84 en acier du genre joint de culasse qui présente des bourrelets d'étanchéité 86 assurant l'étanchéité entre les différents trous ou percements. Les bourrelets peuvent être ouverts par exemple par un procédé sérégraphique. En ce qui concerne les deux canaux croisés 46a et 46b, le pre- mier, c'est à dire le canal 46b, est réalisé dans la plaque de base 80 et le second 46a dans la plaque de fermeture 82. Le joint d'étanchéité 84 comporte des trous 88 correspondants pour créer une liaison entre les percements des deux plaques 80 et 82. Les trous 88 du joint d'étanchéité 84 sont rendus étancha entre eux par la forme correspondante des bourrelets d'étanchéité 86. Les canaux croisés 46a et 46b sont, en face des autres percements des plaque 80 et 82, rendus étanches par la forme correspondante des bourrelets 86. Dans le joint 84, au voisinage des canaux croisés 46a et 46b, il n'est prévu aucun percement car ces deux canaux se croisent mais ne sont pas reliés ensemble. En ce qui concerne l'évacuation de la chambre 52a par le piston 58a dans la direction de la sortie 22, on évite une évacuation trop rapide en choisissant un orifice 56a de petite dimension.. REVENDICATIONS 1) Soupape de sécurité pour alimentation en fluide sous pres- sion, en particulier pour l'embrayage ou le freinage de presses, comportant deux soupapes. de voie commutées en parallèle, chacune comprenant un piston de travail et un plateau de soupape relié au piston de travail, les soupapes de voie commandant les liaisons entre une entrée, un échappement et l'alimentation, chaque soupape de voie étant commandée par une soupape de commande propre, par exemple commutable électromagnétiquement, les deux plateaux de soupape étant guidés dans des alésages correspondants du corps de soupape, les deux alésages étant reliés par deux canaux croisés, caractérisée en ce que le siège (28a) de la soupape de commande (26a) est relié par un canal de commande (48a) à un canal croisé (46a) qui communique avec l'alésage (36a) du plateau de soupape (18a), et en ce que le siège (28b) de la soupape de commande (26b) est relié par un canal de commande (48b) avec le canal croisé (46b) qui communique avec l'alé- sage (36b) du plateau de soupape (18b). 2) Soupape de sécurité suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'à chaque soupape de voie est associée une chambre tampon (52a, 52b) qui, d'une part, est en liaison par un canal (54a, 54b) avec le siège de la soupape de commande associée (26a, 26) et, d'autre part, par un canal de commande (48a, 48b) avec le canal croisé associé (46a, 46b). 3) Soupape de sécurité suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les canaux de commande (48a, 48b) débouchent respectivement dans les chambres tampons (52a, 52b) par des orifices d'étranglement (56a, 56b). 4) Soupape de sécurité suivant la revendication 2 ou 3, caracté- risée en ce que, dans chaque chambre tampon (52a, 52b), est prévu un piston (58a, 58b) par lesquels les chambres tampons sont commandables dans-le sens d'une réduction de leurs volumes. ) Soupape de sécurité suivant la revendication 4, caractérisée en ce que les pistons (58a, 58b) sont réalisés sous forme de pistons différentiels, avec leurs faces arrière de section plus petite et soumises par un canal de liaison (66) en liaison avec l'entrée, à la pression d'entrée. il 6) Soupape de sécurité suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le cois de soupape est formé d'une plaque de base (80) et d'une plaque de fermeture (82), avec un canal croisé (46b) prévu dans la plaque de base (80) et l'autre canal croisé (46a) prévu dans la plaque de fermeture (82), et un joint d'étanchéité entre les deux plaques (80, 82).