Brevet FR2508978A1 — publié le 19830107

Le dspositif de la présente invention concerne un mécanisme temporisateur nouveau et perfectionné pour des pompes à mouvement alternatif. Des combinaisons connues de pompe et de temporisateur utilisent le fluide moteur par opposition au fluide ambiant comme moyen de temporisation. D'autres dispositifs temporisateurs connus comprennent une bobine électro- magnétique pour armer ou rappeler le temporisateur et fournissent une sortie à travers un contact électrique. Les inconvénients de ces dispositifs connus comprennent un besoin d'énergie électrique avec les risques entraînés quand ils sont utilisés dans des atmosphères explosives, une complexité constructive et une possibilité d'avarie par suite de contamination d'éléments électriques et particulièrement de circuits d'écoulement de fluide. Un dispositif temporisateur typhique est exposé par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Am-érique n0 3 012 541. Ce dispositif emploie un signal életxlque extérieur pour actionner une opération retardée. Un autre appareil, décrit dans le brevet des Etats-Unis d'SmOrique n 3 160 486, emploie un retardateur qui est rendu étanche par des anneaux toriques et qui est exposé à une usure notable aboutissant à des durées de dérangement indésirables pour la réparationg En outre, le système décrit dans ce brevet emploie quatre compartiments de temporisation et un réservoir accumulateur augmentant beaucoup la complexité du temporisateur et la probabilité de dérangements La disposition de ce brevet comprend aussi plusieurs orifices a travers lesquels doivent s'écouler les fluides, ce qui aboutit à une variation des caractéristiques de fonctionnement due à la contamination des orifices et augmente la probabilité de dérangements du fonctionnement. Un but de la présente invention est de proposer un temporisateur à fluide pour une pompe à mouvement alternatif. Un but de la présente invention est aussi de proposer un mécanisme retardateur à fluide qui engendre une action cyclique immédiate suivie d'une période de repos prédéterminée, n'employant qu'un seul orifice d'air ambiant et pas d'orifices dans la source d'alimentation à haute pression. Un autre but de la présente invention est de proposer, pour une pompe à mouvement alternatif, un mécanisme retardateur à fluide qui établisse une fonction cyclique de la pompe s'effectuant à la fin d'un retard prescrit ou dsune période de repos. Encore un autre but de la présente invention est de proposer un temporisateur à action plus répétable par l'utilisation d'un temporisateur actionné mécaniquement avec précision. L'invention a aussi pour but de proposer un temporisateur à action plus répétable par l'élimination de Joints coulissants à frottement variable et de débits de fuite variables en employant un soufflet à frottement de contact nul et à débits de fuite nuls. Encore un autre but de la présente invention est de proposer, pour une pompe à mouvement alternatif, un temporisateur qui emploie un seul orifice en dehors des moyens d'alimentation aveo filtration à un haut degré pour éliminer les contaminants de l'extérieur. La présente invention concerne, pour un mécanisme retardateur à fluide, un dispositif temporisateur à fluide nouveau et perfectionné qui engendre une action cyclique suivie d'une période de repos choisie d'avance pour servir de temporisateur pour l'actionnement d'une pompe à mouvement alternatif qui comprend un piston. L'ensemble de temporisateur comprend une chambre à volume variable délimitée par un soufflet dont une paroi est mobile. La paroi mobile est reliée par une tringlerie ou un bras à une tige de piston reliée au piston de pompe. Le bras est relié rigidement à la tige de piston et relié par coulissement à la paroi mobile. Une vanne de commande directionnelle à fluide d'alimentation est aussi incluse et est constituée par un boiter dans lequel est monté un tiroir de distribution. Ce tiroir peut être actionné pour diriger du fluide d'alimen tation vers un côté choisi du piston en actionnant ainsi la pompe. Le tiroir de distribution est accouplé à la paroi mobile du dispositif temporisateur par un second bras qui est relié rigidement à la paroi mobile et est relié par coulissement au tiroir de distribution. Lorsque la vanne de commande directionnelle dirige du fluide vers la pompe pour commencer une course d'aspiration, la tige de piston est déplacée par rapport à la paroi mobile jusqu'à la rencontre de la liaison du second bras avec la paroi mobile, après quoi la partie restante de la course agit pour déplacer la paroi mobile en augmentant le volume de la chambre constituéeàl'inikieur du soufflet. Ce mouvement de la paroi mobile s'effectue contre l'action d'un élément élastique tel qu'un ressort. Lors de la rencontre du premier bras avec le second bras, celui-ci est aussi déplacé Jusqu'à sa rencontre avec une butée sur le tiroir de la vanne de commande. Cette rencontre fait déplacer simultanément le tiroir de distribution en l'amenant à une seconde position qui marque l'achèvement de la course d' aspiration de la pompe. Le mouvement du tiroir distributeur inverse le sens de l'écoulement du fluide d'alimentation qui est envoyé vers le caté opposé du piston de la pompe en amorçant ainsi le retour du piston pour une course de compression. Quand la course de compression de la pompe commence, le premier bras coulisse en s'écartant de la première butée et le ressort de temporisateur est libre de rappeler la paroi mobile vers sa position originale en comprimant le fluide à l'intérieur du soufflet. Un orifice est délimité dans le soufflet pour doser le débit de fluide sortant de la chambre en commandant ainsi la vitesse de retour de la paroi mobile. Quand la paroi mobile revient à sa position initiale, le second bras coulisse par rapport au tiroir distributeur de la vanne de commande directionnelle Jusqulà ce qu'il rencontre une troisième butée. Un mouvement complémentaire de la paroi entrasse un mouvement du tiroir distributeur jusqu'8 sa position initiale en inversant l'écoulement du fluide d'alimentation et en répétant le cycle de pompage. Dans la forme d'exécution décrite, l'orifice peut être filtrant et être en communication avec le fluide ambiant. Dans une variante d'exécution, l'orifice peut être inclus dans un système fermé dans lequel il est en communication avec un réservoir de fluide. Il est de la plus grande importance d'établir le premier orifice pour le fluide ambiant dans un mécanisme à va-et-vient à action retardée. Les orifices d'alimentation de la pompe ont été éliminés par l'interconnexion des trois systèmes de base constituant la chambre de pompage, le dispositif temporisateur et la vanne de commande directionnelle0 De cette façon, des signaux de pilotage avec de petits passages reliant les divers systèmes ont été éliminés. De plus, des orifices qui commandent le débit de pompe, typiquement soit en amont de la pompe dans son alimentation, soit en aval dans les moyens d'échappement, ont été éliminés par le dispositif temporisateur à action indépendante qui ne contient qu'un seul orifice pour le fluide ambiant. Le dispositif temporisateur de la présente invention est entièrement indépendant du fonctionnement du piston de pompe et déplacera la vanne de commande directionnelle même en l'absence d'un signal d'alimentation en gaz par exemple si la vanne de commande directionnelle est gelée. En outre, grace & l'emploi d'un soufflet, les surfaces en contact qui créent des valeurs variables de frottement sont éliminées et on établit un joint positif pour l'air qui ne permet aucune possibilité de variation due à la fuite des Joints coulissants tels que ceux des dispositifs connus. De plus, le présent temporisateur emploie la même quantité de fluide à l'intérieur du soufflet pour chaque course de la pompe en assurant ainsi une augmentation de la précision. Comme on l'observera d'après la description détaillée de la présente invention, le dispositif de cette invention ne comprend que trois ensembles fondamentaux qui sont le soufflet, l'actionneur de soufflet et la vanne de commande directionnelle, ce qui est plus simple que le système typique connu. Les buts et avantages ci-dessus ainsi que d'autres particularités de l'invention apparaitront d'après la description détaillée suivante de formes d'exécution préférées de l'invention en référence au dessin annexé, dans lequel la figure 1 est un schéma du circuit de la présente invention montrant la course d'aspiration de la pompe & BR la figure 2 est un schéma du circuit de la présente invention montrant l'actionnement de la pompe pour qu'elle commence sa course de compression, le dispositif temporisateur étant en action ; et la figure 3 est un schéma du circuit de la présente invention à à l'achèvement de la course de compression de la pompe pendant le retard temporisé et Juste avant l'actionnement de la vanne de commande pour répéter le cycle. En référence au dessin, les figures 1, 2 et 3 correspondent respectivement aux modes 1, 2 et 3 du circuit de la présente invention. Le circuit 100 de la présente invention comprend rne vanne de commande directionnelle indiquée de façon générale en 10 pour diriger le fluide d'alimentation tel que de l'air sous pression à partir d'un conduit d'alimentation 12 jusqu'à un e8té choist d'un cylin- dre de pompe ou d'actionnement indiqué de façon générale en 14 par l'intermédiaire d'un conduit 16Q on 163e La pompe 14 comprend un piston 18 avec un plongeur 20 fixé d'un caté du piston 18 et s'étendant à travers une première extrémité du corps 22 de la pompe 14 et avec une tige de piston 24 9 'étendant à travers une seconde extrémité du corps 22. te piston 18 coulisse & l'intérieur du corps 22 et une fuite de fluide est empêchée par un anneau torique 26. L'intro- duction de fluide d'alimentation à travers le conduit 1GA fait déplacer le piston 16 dans le sens de la flèche 28 pour retirer le plongeur 20 d'une chambre d'amont de fluide 30 en accomplissant ainsi une course d'aspiration ou de formation de videO La chambre 3Q est en communication de fluide avec un réservoir 32 par un conduit 34 et par un clapet de retenue 36. La tige de piston 24 est fixée à une première extrémité d'un premier bras de commande 38 par des anneaux de fixation 39. Ainsi, pendant la partie du cycle décrit ci-dessus qui constitue la course d'aspiration, le bras de commande 38 se déplace avec la tige de piston 24 dans le sens de la flèche 28. Une seconde extrémité du bras de commande 38 peut coulisser par rapport à un dispositif temporisateur indiqué de façon générale en 40. Le dispositif temporisateur 40 comprend un soufflet 42 déterminant une chambre à volume variable 44 qui, dans la forme d'exécution représentée, est en communication de fluide avec l'atmosphère à travers un clapet de retenue 46 ouvert et, en partie, à travers une valve de dosage var9a- ble 48. La chambre 44 est limitée à une extrémité par une paroi mobile ou piston de temporisateur 50 auquel est fixée une tige de temporisateur 52. Le soufflet 42 et la paroi 50 sont à l'intérieur d'un corps de temporisateur 54 qui comprend une ouverture à travers laquelle s'étend la tige de temporisateur 52.Un ressort 56 est monté A l'intérieur du corps 54 autour de la tige 52 en prenant appui contre la paroi 50 par l'une de ses extrémités et contre le fond du corps 54 par son autre extrémité. Le bras de commande 3 & est relié par coulissement au dispositif temporisateur 40, la tige de temporisateur 52 passant à travers une ouverture ménagée dans la seconde extrémité du bras de commande 38. Sur la tige de temporisatour 52 est monté de façon fixe un second bras de commande 57 qui est fixé à la tige de temporisateur 52 par des anneaux de retenue 58 et 60. Selon le mode 1 du circuit 100, le piston 18 se déplace dans le sens dola flèche 28 par suite de l'intro action de fluide sous pression dans le cylindre de puissance 22 par le conduit 16A. La seconde extrémité du premier bras de commande 38 coulisse par rapport à la tige de temporisateur 52 Jusqu'à ce qu'il agisse sur l'anneau de retenue 58. Ensuite, la tige de temporisateur 52 et le second bras de commande 57 se déplacent avea le premier bras de commande 38 jusqutà l'achèvement de la course de la pompe 14. Selon le mode 1, le second bras de commande 57 sert à actionner la vanne de commande directionnelle 10. La vanne de commande directionnelle 10 comprend un corps 62 dans lequel est monté un tiroir 64. Le tiroir 64 comprend une tige de vanne 66 s'étendant en dehors du corps 62. Un premier collier d'arrêt 68 et un second 70 sont fixés à la tige de vanne 66 et entre eux est montée de façon coulissante l'extrémité supérieure du bras de commande 57. Plus précisément, la tige 66 s'tend à travers une ouverture ménagée dans l'extrémité supérieure du bras de commande 57 du temporisateur. Autour de la tige 66 et entre le collier d'arrêt 68 et l'extrémité supérieure du bras de commande 57 est monté un premier ressort 72. D'une manière analogue, un second ressort 74 est placé entre le second collier d'arrêt 70 et l'extrémité supérieure du bras de commande 56. Ayant décrit brièvement la structure du circuit de la présente invention, on décrira maintenant le fonctionne- ment du premier mode. Lors du début de l'alimentation en fluide sous pression à travers la vanne de commande directions nelle IQ décrite précédemment, du fluide sous pression est introduit dans l'une des extrémités de la pompe 14 par le conduit 16A pour actionner et déplacer le piston de pompe 18 A l'intérieur du corps 22 de la pompe 14. Ce mouvement dans le sens de la flèche 28 fait déplacer le bras de commande 38 qui coulisse par son extrémité supérieure le long de la tige de temporisateur 52 jusqu'à ce qu'il y ait contact avec l'anneau de retenue 58.Quand ce contact s'effectue, la tige de temporisateur 52 se déplace dans le sens de la flèche 76 sous l'influence du piston 18. Cette action fait aussi déplacer la paroi 50 contre la force de rappel du ressort 56 dans le sens de la flèche 76 contre l'action de rappel du ressort 56. En même temps, lue bras de commande de tempoxisa- teur 57 se déplace dans le sens de la flèche 76 contre la force de rappel du ressort 74. La dimension du ressort 74 est choisie de telle façon que la force développée par ce ressort 74 à l'achèvement de la course du piston 18 ait une valeur suffisante pour déplacer la tige de vanne 66 dans le sens de la flèche 78 en surmontant un mécanisme d'enclenchement 80 qui meintient le tiroir de vanne 64.Ce tiroir 64 est ainsi déplacé jusqutà une seconde position, après quoi le mécanisme d'enclenchement 80 coopère à nouveau avec le tiroir 64 en maintenant celui-ci & cette seconde position. Le mouvement du tiroir 64-jusqutà sa seconde position met fin à l'écoulement de fluide d'alimentation à travers le conduit 16A et dirige l'écoulement de fluide à travers le conduit 16B tout en raccordant le conduit 16Â & un échappement ou à un réservoir. En même temps que cette action, le piston ou la paroi 50 du temporisateur a été déplacé par la tige 52 contre la force de rappel du ressort 56 emmagasinant une énergie équivalente à la flexion causée par la course totale du piston 18c Par suite du volume déplacé par le piston de temporisateur 50, un vide partiel a été établi dans la chambre de soufflet 44.Ce vide crée un écoulement å travers le clapet de retenue ouvert 46 et en partie à travers l'orifice doseur 48 vers l'espace en dépression de la chambre 44. De plus, pendant ce mouvement du piston 18 selon le premier mode, le plongeur 20 a été retiré de la chambre 30 en prélevant ainsi du fluide dans la chambre 30 à partir du réservoir 32. Le second mode commence ensuite. Dans le second mode, comme on l'a représenté sur la figure 2, du fluide sous pression agit contre le piston 18 en le déplaçant dans le sens de la flèche 28A qui est opposé au sens du mouvement du piston 18 dans le premier mode. Quand le piston 18 se déplace dans le sens de la flèche 28A, le fluide en avant du piston 18 est évacué par le conduit 16A. Ce mouvement du piston 18 déplace aussi le plongeur 20 dans la chambre 30 en accomplissant une course de compression refoulant ou déchargeant le fluide à travers un clapet de retenue 82 et dans une conduite de fluide 83. Quand le piston 18 se déplace, le bras de commande 38 coulisse le long de la tige de temporisateur 52 en s'écartant de l'anneau de retenue 58. Quand cela s'effectue, le ressort 56 agit pour rappeler le piston de temporisateur 50 dans le sens de la flèche 76A et contre la réaction créée par le fluide à l'intérieur de la chambre de soufflet 44. Cela fait commencer le mode 3 ou mode temporisateur du dispositif de temporisation 40. Quand la tige de tempo risateur 52 se déplace dans le sens de la flèche 76A sous l'influence du ressort 56, le bras de commande de tempori sateur 57 agit sur le ressort 72 en transmettant une force par le bras 57 à la tige de vanne 66. Quand le piston de temporisateur 50 se déplace, le fluide à l'intérieur de la chambre de soufflet 4 est comprimé en augmentant la pression au-dessus de la pression ambiante, ce qui ferme le clapet de retenue 46 et assure le dosage du fluide dans la chambre 44 a travers l'orifice doseur 48.La dimension de l'orifice 48 peut être réglée et la force du ressort de piston 56 peut aussi être choisie de façon qu'un retard ait lieu jusqu'à ce que le bras de commande de temporisateur 57 comprime suffisamment le ressort 72 pour développer une force surmontant l'action de maintien du mécanisme d'enclenchement ô0. Quand cela se produit, le tiroir de distribution 64 est déplacé vers sa première position initiale représentée sur la figure 1 et le cycle se répète e Après achèvement du cycle des modes 1 à 3, une action de pompage s'établit selon le mode 1, le plongeur 2G se retirant de la chambre 30 en créant une aspiration qui prélève du fluide du réservoir 32 à travers le clapet de retenue 36 pour son passage dans la chambre 30. Pendant le mode 2, le plongeur 20 avance dans la chambre 30 en efLec- tuant une course de refoulement du fluide dans le circuit, Le dispositif temporisateur 40 permet un retard suffisant avant la répétition de ce cycle pour permettre l'achèvement du refoulement ou de la course de compression et il assure une fonction de dosage plus précise. Dans une variante d'exécution, le clapet de retenue 46 du temporisateur et l'orifice doseur 48 peuvent être raccordés à un système ferme au lieu d'être à l'atmossphère dans le système ouvert qu'on a décrit. Dans cette variante, un volume de fluide de travail est prévu pour le soufflet, ce qui minimise les débris qui pourraient obturer le clapet de retenue 46 ou l'orifice doseur 48. Une approche analytique a été développée pour le choix de la capacité en volume du soufflet 42 et de la chambre de soufflet 44 afin d'assurer un dosage d'une quantité suffisante de fluide à une vitesse pouvant être répétée. ainsi, le volume du soufflet 42 peut être déterminé avec précision. Bien qu'on n'ait indiqué seulement que deux formes d'exéoution, on comprendra que les spécialistes pourront envisager de nombreuses modifications rentrant dans le cadre de l'invention définie par les revendications annexPe. R E V E N D I C A T I O N S. 1. Mécanisme à retard pour commander un actionnement cyclique suivi d'un retard prédéterminé dans une pompe ou un équipement analogue comprenant - une chambre fermée (44) qui comporte une paroi mobile (50) pour faire varier le volume de ladite chambre - un moyen à & débit variable (48) pour permettre un écoulement variable de fluide vers ladite chambre et hors de omette chambre - un moyen d'accouplement pour accoupler ladite paroi à ladite pompe en permettant à cette pompe de déplacer ladite paroi Jusqu'à une première position - un moyen de rappel (56) pour rappeler ladite paroi jusqu'à une seconde position. 2. Mécanisme selon la revendication 1, dans lequel ladite chambre (44) comprend un soufflet (42). 3. Mécanisme selon la revendication 1, dans lequel ledit moyen à débit variable (48) comprend une vanne doseuse. 4. Mécanisme à retard selon la revendication 1, dans lequel ledit moyen d'accouplement comprend un bras (38) relié par coulissement à ladite paroi (50) et fixée A ladite pompe (14) pour permettre au moins un fonctionnement partiel de ladite pompe sans mouvement de ladite paroi. 5. Mécanisme à retard selon la revendication 4, danis lequel ladite pompe (14) comprend un piston (18) et une tige de piston (24) fixée au piston tandis que ladite paroi (50) comprend une seconde tige (5?) fixée à elle, ledit bras (38) étant fixé à ladite tige de piston et monté pour coulissement sur ladite seconde tige (52). 6. Mécanisme à retard selon la revendication 4, comprenant de plus une vanne de commande directionnelle pour diriger un fluide d'alimentation pour ladite pompe en vue de son actionnement et un second bras (57) fixé à ladite paroi (50) et monté pour coulissement par rapport à ladite vanne de commande pour commander l'actionnement de cette vanne en réponse audit mouvement de ladite paroi. 7. Temporisateur à fluide pour une pompe à mouvement alternatif,dans lequel ladite pompe comprend un corps (22), un piston à mouvement alternatif (18) dans ce corps et une tige de piston (24) fixée audit piston, ledit temporisateur comprenant : - une chambre extensible (44) délimitée en partie par une paroi mobile (50) - un moyen de connexion pour relier ladite tige de piston à ladite paroi - un premier moyen pour fixer ledit moyen de connexion à ladite tige de piston - un second moyen pour fixer ledit moyen de connexion à ladite paroi en permettant un mouvement prédéterminé de ladite tige de piston avant le déplacement de ladite paroi Jussqutà une première position. 8. Temporisateur selon la revendication 7, comprenant de plus un moyen élastique (56) pour déplacer ladite paroi de ladite première position à une seconde position. 9. Temporisateur selon la revendication 7, comprenant de plus un moyen (48) pour commander le débit de fluide vers ladite chambre et hors de cette chambre. 10. Temporisateur selon la revendication 7, dans lequel ladite chambre extensible comprend un soufflet (42). 11. Temporisateur selon la revendication 7, comprend nant de plus un moyen (10) de commande directionnelle du fluide d'alimentation pour diriger ce fluide d'alimentat;ion pour ladite pompe (14) jusqu'à un côté choisi dudit piton (18) en actionnant ladite pompe en mouvement alternatif. 12. Temporisateur selon la revendication 11, dan; lequel ledit moyen (10) de commande de fluide comprend un corps (62) et un tiroir de vanne (64) monté pour coulisser avec une tige de vanne (66) fixée à ce tiroir et un second moyen de connexion (57) fixé à ladite paroi et monté pour coulissement sur ladite tige de vanne (66). 13. Temporisateur à fluide pour une pompe à mouvement alternatif, dans lequel ladite pompe comprend un corps (22), un piston à mouvement alternatif (18) monté dans ce corps et une tige de piston (24) fixée audit piston,ledit temporisateur comprenant un soufflet (42) qui comporte une paroi mobile (50) pour faire varier le volume de fluide dans ledit soufflet, un moyen de commande (48) pour comman- der le débit de fluide pénétrant dans ledit soufflet et en sortant, une vanne (10) de commande directionnelle du fluide d'alimentation pour diriger le fluide vers ledit corps de pompe d'un conté choisi dudit piston (18) pour communiquer à ce piston un mouvement alternatif et un premier moyen de connexion pour relier ladite paroi (50) et ladite tige depiston (24). 14 Temporisateur selon la revendication 13, comprenant un second moyen de connexion pour relier ladite paroi à ladite vanne de commande directionnelle de fluide (10). 15. Temporisateur selon la revendication 13, dans lequel ledit moyen de connexion comprend un premier bras (38) fixé par une première extrémité à ladite tige de piston (24) et monté par sa seconde extrémité pour son coulissement par rapport à ladite paroi (50). 16. Temporisateur selon la revendication 13, comprenant de plus un moyen de rappel (56) pour rappeler ladite paroi (50) Jusqu'à une premier position. 17. Temporisateur selon la revendication 14, dans lequel ledit second moyen de connexion comprend un second bras (57) fixé à ladite paroi (5Q) et reliée par coulise- ment A ladite vanne (10).