Brevet FR2509807A1 — publié le 19830121

Dispositif hydraulique autonome à tuyau flexible érectile générateur de mouvements alternatifs lineaires et de mouvements circulaires alternatifs ou continus et ses applications L'invention concerne la génération de mouvements alternatifs linéaires et de mouvements circulaires alternatifs ou continus. On connait déjà des dispositifs susceptibles de produire ces mouvements tels que par exemple les verins hydrauliques, pneumatiques, électriques ou électrohydrauliques et leurs dérives. Ces divers dispositifs utilisent une tige de manoeuvre (tige de piston pour les vérins ou bielle manivelle pour d'autres systèmes) qui doit être poussée sur toute la longueur de la course par un fluide compressif ble ou non, et qui nécessitent d'importantes quantités d'énergie pour leur mise en oeuvre. Le dispositif selon l'invention a pour but de remédier a ces inconvé nients. L'invention telle quelle est caractérisée dans les revendica tions résout le problème consistant a fournir un moyen de réaliser de tels mouvements en mettant de faibles énergies en jeu sans qu'il soit nécessaire de déplacer un piston dans un cylindre pour pousser la tige de manoeuvre sur toute la longueur de la course.L'invention utilise l'effet de tension qui se produit dans les tuyaux flexibles (dénommés plus loin TF) lorsqu'ils débitent un fluide sous pressionLe TF est empli d'un liquide incompressible et fermé de façon étanche à ses dew extrémités dont l'une est rendue solidaire d'une partie fixe par rapport a l'organe a déplaccr auquel est fixée la partie mobile du TF Le déplacement de l'organe est obtenu Si créant une pression sans débit directement dans le TF ou dans une enceinte extérieure à laquelle il est raccorde particulièrement dans le cas ou il y a plusieurs TF à conniander simultanément ou non.Au fur et a mesure que l pression s accroît à l'intérieur du TF, il perd progressivement sw flexibilité et déplace I 'organe à mouvoir en se tendant comme un bras qui bande ses muscles pour exercer une poussée. La course de manoeuvre est calculée entre une position moyenne détendue et courbée compatible avec la flexibilité du TF et les caractéristiques de la masse à déplacer, et la position tendue. Les avantages obtenus grâce à cette invention sont les suivants - supression de l'utilisation de compresseursd'air , de centrales hydrt- liques et de leurs annexes de commande; - possibilité d'effectuer les mêmes courses que le vérins classiques à des vitesses beaucoup plus élevées; - fonctionnement sans débit de fluide; - faible énergie de manoeuvre par rapport à celle demandee par les vérins qu'il faut pousser sur toute la course; - très grande simplicité de mise en oeuvre; - possibilité de réaliser des automatismes à faible colt; - applications identiques à celles des vérins; - sécurité en cas d'eclatement car la moindre fuite ramène la pression à zéro. L'invention est exposée plus en détail dans la description qui suit, en référence aux dessins annexes représentant divers modes de réalisations et d'applications dans lesquels: - la fig.1 montre schématique;nent un TF en position de fin de course active entre un châssis fixe et un organe mobile; - la fig.2 montre un mode de réglage optimal du volume du fluide à l'interieur d'un TF; - la fig.3 montre un exemple de générateur de pression dans les TF comportant un mécanisme à genouillère pour démultiplier l'effort de pression; - les fig.4 et 5 montrent schematiquemen i ne disposition de TF pour produire un mouvement alternatif linéaire;; - la fig.6 montre schématiquement une disposition des TF pour produire un mouvement alternatif linéaire démultiplié notamment pour maintenir une charge en fin de course sans depense d'énergie; - la fig.7 montre schématiquement une disposition des TF pour engendrer un mouvement alternatif circulaire, un mouvement pas à pas circulaire ou un mouvement circulaire continu. - les fig.8 et 9 montrent des exemples de production de pression dans les TF au moyen de souflets thermostatiques; - la fig.10 montre schématiquement un exemple de montage de TF en grappe pour déplacer des masses très lourdes; - la fig. 11 montre schématiquement un exemple de montage de TF pour réaliser de très grandes courses. Tel qu'il est représenté sur la fig.l, le TF 1 est en position tendue, solidaire d'une partie fixe 2 et d'une partie mobile 3 comportant son pr pre guidage. Le bloc 4 est le bloc générateur de tension du TF. On a inte ret à ne pas tendre complètement les TF en interposant une butée de fin de course La fig.2 montre un mode de réglage du volume optimal du fluide incompressible contenu dans les TF entre tension et relachement par réduction du volume occupé en y introduisant une vis 5 visse dans le support d'embout 6 de façon à amener au juste nécessaire la course de l'organe de compression agissant à l'autre extrémité du TF. La fig.3 montre un exemple de réalisation d'un générateur de pression sans débit appliqué à la commande de tension des TF. Il comporte un mécanisme multiplicateur à deux leviers 7,8, dénommé "genouillère",artim culé sur un point fixe 9 et en 10 sur le piston 11 destiné à engendrer la pression de tension du TF et coulissant dans un alésage du support 12 de l'embout 13 du TF. La genouillère 7,8 est mue par une biellette 14 articulée en chape en 15 sur les leviers 7,8 et sur la manivelle 16 calée sur le motoréducteur 17. pour positionner ou accroître la course du piston 11, on peut monter le point fixe 9 sur une glissière réglable. On peut egalement regler la course de la manivelle 16. L'entrainement de la manivelle 16 peut être obtenue par divers autres moyens et notamment par un moteur électrique pas-à-pas ou par un moteur couple dont on règle la vitesse ou encore par une transmission de mouvement synchrone produite par un autre organe de l'ensemble dans lequel le TF peut être integré. Les differents éléments de la commande de pression sont fixes sur une platine 18 solidaire d'un châssis fixe par rapport à l'extrémité du TF fixee sur l'organe à déplacer. Bien entendu on peut articuler directement l'extrémité de la manivelle 15 en 10 sur le piston 11. La pression de tension au sein du TF peut encore être obtenue par d'autres moyens tels que - une pompe doseuse à très petit débit (une fraction de centimètre cube par cylindree) à haute pression entrinee électromagnétiquement ou autrement; - par un accumulateur hydraulique et un circuit de commande de type connu pour obtenir des vitesses de deplacement très élevées et notamment pour commander plusieurs TF. - par pompe à impulsions. La vitesse de déplacement de l'extrémité mobile du TF est directement fonction de la vitesse de déplacement de la-genouillère ou du débit de la pompe doseuse qui est insignifiant (une fraction de CC). La pression dans le TF est obtenue par l'introduction d'un certain nombre de doses, la cadence d'introduction de ces doses definit la vitesse de tension du TF. Les caractéristiques des TF, dimensions, capacité (BP,;iP,HP,THP) sont fonction des caractéristiques des masses à mouvoir, des vitesses et des courses de déplacement. Les TF standardsactuels peuvent convenir pour la plupart des applicationsqui sont décrites plus loin, néanmoins il sera préférable d'accroître la résistance de la liaison des TF avec leurs embouts et notamment en brasant la partie métallique du tuyau sur l'embout correspondant lequel sera préférablement vissé sur les supports fixe et mobile pour faciliter leur remplacement après usure car les TF, pour ce genre d'utilisation fatigueront davantage que dans les applications classiques. Les fig.4 et 5 montrent schématiquement une disposition des TF 20,21, utilisés pour engendrer un mouvement alternatif d'un organe 22 monté sur des glissières 23,24, à douilles à billes comportant les butées de fin de course 25,26. Les extrémités fixes des TF sont fixées sur le chassis 27,28. Les TF sont tendus alternativement à la cadence désirée au moyen d'un programmateur d'alimentation électrique des mécanismes de géneration de pression de chacun des TF 20,21. La fig.6 montre schématiquement la démultiplication de l'effort de poussée des TF 29,30 au moyen de leviers 31,32 formant une genouillère d'amplification de l'effort et de maintien de la charge en fin de course C par les leviers 31,32, qui se trouvent alignés L'articulation 33 du levier 31 peut être montée sur une glissière pour positionner la course avec precision. la fig.7 montre schématiquement une disposition des TF 34,35, pour prodduire un mouvement alternatif semi-circulaire ou pas-à-pas circulaire ou circulaire continu en fonction de la course des TF par rapport au rayon de la manivelle 36 et au programme de commande des TF. La bielle 37 est articulée sur un bloc 38 monté sur glissières à billes-39. Les extrémités mobiles des TF 40,41, sont fixées sur la partie inférieure du bloc 38. Le mouvement résultant est pris sur l'arbre de la manivelle 36 monté sur paliers. La fig.8 montre schématiquement un TF 42 monté sur un embout 43 articulé et muni d'une vis de réglage fin du volume de fluide incompressible dans lequel on a noyé un soufflet à dilatation thermostatique 44. Le soufflet est prevu pour tendre et détendre le tuyau dans une plage de température bien définie par exemple 1 à 10 pour la commande d'ouverture et de fermeture d'une serre de maraicher de façon à éviter le gel lorsque.la température descend en dessous de zéro et de l'ouvrir lorsqu' elle remonte; ou bien d'effectuer des manoeuvres de sécurité incendie quand la temperature dépasse 400 ou plus; ou bien encore d'ouvrir ou fermer automatiquement, sans dépense d'énergie, des vasistas ou des fenêtres par exemple dans les maisons de campagne, dans les chalets de montagne lorsqu'ils sont inhabités, pour assurer leur aération La commande thermostatique évite d'avoir recours a un système nécessitant une énergie comme l'électricité, ce qu rend ce type d'application particulièrement fiable et peu onéreux. Sur la fig.9 on a montre un mécanisme de compensation de dilatation d'un soufflet thermostatique destiné à absorber la dilatation du soufflet audelà du juste nécessaire pour assurer la poussée destinée à mouvoir l'organe à déplacer généralement rappelé par un ressort. Si la pression s accroissait au-dela le tuyau pourrait éclater Ce mécanisme comporte le soufflet 45 disposé dans l'alésaye d'un fourreau 46 comportant, à une extrémité, un épaulement 47 et à l'autre extr@mité un un taraudage dans le- quel est vissé une vis sans tète 48 destinée ) régler la longueur de la course de compensation des resserts 49,50, à contrefièche tarée, en appui sur un piston d'étanchéité 51. Lorsque le soufflet 45 se dilate dans la plage de manoeuvre pré-défi@ie, il vient en appui sur l'épaulement 47; s'il continue à se dilater, il comprime les ressorts 49,50. La fig. 10 montre schématio@ement un exemple de montage de TF en grappe pour déplacer des masses tres lourdes. Les TF 52 sont fixés par exemple en chappe 53 sur un moyeu coulissant 54 sur une tige centrale 55. Le moyeu 54 est solidaire de la masse 56 @ déplacer. Selon ce mode de montage on peut utiliser autant de TF stan@@@ds qu'il est nécessaire sans avoir recours a des TF spéci@ux. La fig.11 montre schématiquement un exemple de montage de TF pour réaliser de grande courses. Chaque TF 57 est i;é par une de ses extrémités sur un moyeu 58 coulissant sur une tige 59, l'autre extrémité est fixée sur un autre moyeu coulissant qui reçoit également l'extrémité d'un autre TF et ainsi de suite Les TF communiquent entre eux par une canalisation interne aux moyeux pour utiliser uneseule commande. L'un des moyeux d'extrémité est fixe et celui de l'autre extrémité est solidaire de l'organe à mouvoir. REVENDICATIONS 1 - Dispositif hydraulique autonome générateur de mouvements linéaires alternatifs caractérisé en ce qu'il est constitué par un tuyau flexible érectible non extensible, fermé de façon étanche à ses deux extrémités par un moyen de fixation articule ou non, assemblée l'une sur une partie fixe et l'autre sur l'organe à mouvoir, et en ce que ledit tuyau reçoit une pression agissant sur le liquide incompressible dont il est empli pour provoquer sa tension ou son relachement lorsque cesse ladite pression. 2 - Dispositif selon 1, caractérise en ce que la tension du TF est obtenue par l'apport extérieur d'un volume extrêmement faible de fluide sous pression. 3 - Dispositif selon 1, caractérisé en ce que la pression provoquant la tension du TF est assurée au moyen d'un accumulateur hydraulique coopérant avec des moyens de commande. 4 - Dispositif selon 1, caractérisé en ce que la tension du TF est obtenue au moyen d'une pompe doseuse à haute pression débitant un nombre de doses ccrrespondant aux pression et vitesse désirées par rapport à la masse à mouvoir. 5 - Dispositif selon 1 caractérisé en ce que la pression de tension du TF est obtenue au moyen d'un systeme à bielle-manivelle agissant directement sur un piston engendrant ladite pression ou indirectement sur un systeme à deux leviers articulés entre eux et fonctionnant en '5enouillere", ledit piston coulissant soit dans l'un des embouts du TF, soit dans un cylindre extérieur raccorde audit TF. 6 - Dispositif selon 1, caractérisé en ce que la pression engendrant la tension du TF est obtenue au moyen d'un soufflet à dilatation thermostatique introduit dans le liquide contenu dans le TF pour provoquer ladite pression dans une plage de température pré-définie et en ce qu'au cas ou la temperature s'accroît au-delà de la plage nécessaire à la tension du TF, la dilatation supplémentaire est absorbée par un compensateur à ressort. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caracte- rise en ce que les deplacements alternatifs linéaires sont obtenus en disposant deux TF en opposition, fonctionnant l'un apres l'autre suivant la séquence de mouvements désirée.. 9 - Dispositif selon 1, caractérisé en ce que le mouvement alternatif obtenu au moyen des TF est démultiplié au moyen d'un mécanisme à genouil ibère, les TF agissant sur l'articulation centrale des leviers de la genouillère. 10 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 a 6 et 8 à 9, caractérisé en ce qu'il est appliqué à la transformation du mouvement alternatif linéaire en mouvement alternatif circulaire ou en mouvement circulaire pas-à-pas ou continu au moyen d'une bielle-manivelle dont une extrémité de la bielle est articulee sur la partie coulissante animé d'un mouvement alternatif par des TF, eb l'autre extrémité de la bielle articulée sur une manivelle montée sur des paliers et transmettant le mouvement resultant à un ou des organes recepteurs.