Brevet FR2503284A1 — publié le 19821008

La présente invention a trait aux installations pneumatiques d'actionnement comprenant une source d'air comprimé, un vérin destiné à actionner un organe quelconque, et un distributeur dont le tiroir mobile est creusé d'empreintes assurant la communication sélective entre les orifices des canalisations reliant les deux chambres du vérin à l'atmosphère et à la source précitée. On sait que dans les installations de ce type l'air comprimé admis dans la chambre de travail du vérin repousse le piston de celui-ci avant de s'échapper à I'extérieur, la chambre opposée étant reliée à l'atmos phare au cours de ce déplacement dudit piston. On conçoit que l'air qui s'échappe de la chambre de travail est encore sous une pression relativement élevée (cette pression atteint fréquemment 8 bars en pratique) et qu'à lténergie ainsi perdue vient s'ajouter celle qui assure le retour du piston à la position initiale, ce retour étant opéré soit en admettant de l'air comprimé dans la chambre opposée à celle de travail, soit en laissant agir des ressorts ou autres moyens élastiques comprimés lors de la course de travail.Le "gaspillage" d'énergie est donc sensible dans les installations classiques. C'est à cet inconvénient que la présente invention entend remédier, et ce en dotant l'installation d'un système propre à récupérer l'air comprimé enclos dans la chambre de travail du vérin après déplacement du piston de celui-ci, cet air récupéré étant utilisé soit pour opérer le retour du piston précité à sa position initiale, soit pour constituer une source de pression pour l'actionnement d'appareillages plus faible puissance. L'invention consiste principalement à faire comporter au distributeur des moyens de pilotage propres à assurer l'arrêt momentané du tiroir à une position intermédiaire entre ses deux positions extrêmes et à faire en sorte qu'a cette position intermédiaire ledit tiroir opère la communication entre la chambre de travail du vérin et une capacité de récupération tandis que lorsque les pressions régnant dans cette capacité et dans la chambre de travail sont en équilibre le tiroir est à nouveau déplacé afin d'achever sa course normale. Dans certains cas la capacité de récupération sera constituée par la chambre du vérin opposée à la chambre de travail afin que l'air sous pression récupéré assure le retour du piston du vérin d'actionnement. Dans d'autres cas la capacité pourra être constituée par un réservoir sépare propre à opérer le retour précité ou à alimenter d'autres appareillages indépendants. Les moyens de pilotage associés au distributeur sont avantageusement réalisés sous la forme de petits vérins pneumatiques prévus aux deux extrémités de la course du tiroir afin d'agir sur les faces latérales de celui-ci. L'un de ces vérins est prévu sous forme double de manière à impartir au tiroir deux fractions successives de course dans le même sens. En pareil cas la canalisation du vérin élémentaire qui effectue la seconde fraction de course est dérivée de la canalisation parcourue par l'air récupéré, un étranglement étant toutefois prévu afin de retarder la commande du piston dudit vérin jusqu'à ce que l'équilibre des pressions soit atteint dans la capacité de récupération et dans la chambre de travail. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 illustre en coupe l'agencement général d'une installation pneumatique d'actionnement établie conformément à l'invention. Fig. 2 est une coupe horizontale montrant la position du tiroir du distributeur par rapport aux orifices de raccordement de ce dernier. Fig. 3 et 4, respectivement 5 et 6, sont des coupes analogues à celles de fig. 1 et 2, mais montrant les pièces mobiles a deux autres positions du tiroir. Fig. 7 et 8, illustrent de la même manière que fig. 1 l'agencement de deux installations établies suivant des variantes de mise en oeuvre de l'invention. Fig. 9, 10 et 11 sont des coupes du distributeur de l'installation suivant fig. 7 aux trois positions de tiroir. Fig. 12 montre de la même manière le tiroir du distributeur de l'installation suivant fig. 8 à l'une des trois positions significatives. En fig. 1 la référence 1 désigne le corps d'un vérin pneumatique, dit "vérin principal", dont la tige 2, destinée à former organe d'actionnement pour la commande d'un organe mobile quelconque, est solidaire d'un piston schématisé en 3. Ce piston 3 définit dans le corps 1 deux chambres respectivement référencées 4 et 5 ; ces chambres sont reliées par deux canalisations 6 et 7 à un distribueur 8 à l'intérieur duquel se déplace axialement de manière étanche un tiroir 9. Des moyens, non représentés, s'opposent à tout déplacement angulaire du tiroir 9 dont la face tournée vers le haut est creusée de deux empreintes 10 et 11 profilées de manière à assurer la liaison entre les canalisations raccordées aux orifices pratiqués dans le corps du distributeur 8. Comme montré en fig. 2 ces orifices sont aux nombre de cinq, à savoir - un orifice 12 raccordé à la canalisation 6 aboutissant à la chambre 4 du vérin principal 1-2-3 - un orifice 13 qui débouche librement dans l'atmosphère pour former évent d'échappement ; - un orifice 12' qui se raccorde à une dérivation 6' prévue sur la canalisation 6 - un orifice 14 qui est relié à la canalisation 7 associé à la chambre 5 du vérin précité, chambre qui constitue la chambre de travail de celui-ci - et un orifice 15 formant débouché pour la canalisation 16 reliée à la source d'air comprimé de l'installation, source qui a été schématisée sous la forme d'une flèche 17. Contre les faces terminales du tiroir 9 agissent deux vérins secondaires de pilotage. Le vérin qui agit sur la face de gauche du tiroir 9 comprend un piston 18 pourvu d'une tige 18a et monté dans un cylindre fixe, l'une des deux chambres définies par ce piston 18 étant reliée à la source 17 par une canalisation 19 tandis que l'autre débouche à l'atmosphère en 20. Le vérin opposé, prévu sous forme double, comprend un premier vérin élémentaire qui comporte également une tige 21a solidaire d'un piston 21, lequel définit une première chambre alimentée par une canalisation 22 et une seconde chambre reliée à l'atmosphère en 23. Il convient d'observer que la canalisation 22 constitue une dérivation de la canalisation 6 associée à la chambre 4 du vérin 1-2-3, un étranglement, schématisé en 24, étant prévu en un point approprié de ladite canalisation 22. En arrière de ce premier vérin élémentaire est monté un second comprenant un piston 25 pourvu d'une tige 25a destinée à venir porter contre le piston 21 précité. L'une des deux chambres définies par le piston 25 est alimentée par la source 17 à travers une canalisation 26, la chambre opposée communiquant avec l'atmosphère à travers un évent 27. Pour exposer le fonctionnement de l'installation ci-dessus décrite, on observera en premier lieu que si la canalisation 16 est alimentée en permanence en air comprimé, il est prévu sur la canalisation 26 une vanne ou autre organe de commande. Les pièces mobiles sont représentées en fig. 1 et 2 immédiatement après que l'air comprimé de la source 17 ait rempli la chambre de travail 5 du vérin principal à travers la canalisation 16, l'orifice 15, l'empreinte 11, l'orifice 14 et la canalisation 7, de telle sorte que le piston 3 s'est déplacé de la droite vers la gauche, sa chambre 4 étant reliée à l'atmosphère à travers la canalisation 6, l'orifice 12, l'empreinte 10 et l'orifice d'échappement 13. I1 convient d'observer qu'une entretoise annulaire 3a, engagée sur la tige 2 du vérin d'actionnement, a ménagé dans la chambre 4 une capacité suffisante de récupération, comme on va le comprendre. A ce moment l'air comprimé est admis dans la canalisation 26, de telle sorte que le vérin élémentaire 25-25a repousse le vérin élémentaire 21-21a qui effectue de la sorte une fraction de sa course, comme illustré en fig. 3. Le tiroir est lui-même repoussé jusqu'à une position intermédiaire pour laquelle l'empreinte 11 (fig. 4) obture l'orifice 15 associé à la canalisation d'arrivée et fait par contre communiquer les orifices 14 et 12',si bien que les chambres 4 et 5 du vérin principal 1-2-3 sont reliées l'une à l'autre à travers les canalisations 7, 6' et 6, l'orifice 12 de cette dernière étant isolé par l'empreinte 10. L'air comprimé qui emplit la chambre 5 et la canalisation 7 va donc passer dans la canalisation 6 et dans la chambre 4. Par suite de l'étranglement 24 prévu sur la canalisation 22, ce n'est qu'avec un certain retard, suffisant pour que les pressions se soient équilibrées dans les deux chambres 4 et 5, que l'air comprimé aura atteint une pression suffisante pour agir sur le piston 21. Ce dernier est repoussé vers la gauche et sa tige 21a repousse elle-même dans le même sens le tiroir 9 qui effectue la seconde fraction de sa course et affecte alors la position d'extrémité illustrée en fig. 5 et 6. On notera qu'è cette position extrême les orifices 15, 12' et 12 sont obturés, alors que l'empreinte 11 assure la communication entre les orifices 13 et 14. L'air enclos dans la chambre de travail 5 et dans la canalisation 7 peut en conséquence s'échapper à l'extérieur lorsque le piston 3 se déplace de la gauche vers la droite sous l'effet de la détente de l'air qui emplit la chambre 4 et la canalisation 6. On peut donc affirmer que le retour du piston 3 a été effectué sous l'effet de l'air récupéré au cours de l'arrêt du tiroir 9 à la position intermédiaire correspondant à fig. 3 et 4. On conçoit que pour ramener le tiroir à sa position primitive permettant l'alimentation de la chambre 5 en vue du travail ultérieur du vérin principal, il suffit de mettre la canalisation 19 sous pression. Le piston de pilotage 18 et sa tige 18a se déplacent vers la droite en repoussant dans le même sens le tiroir 9. Un nouveau cycle de fonctionnement peut alors intervenir. La forme de mise en oeuvre de l'invention suivant fig. 7 diffère de celle qui vient d'être exposée par le fait que l'air récupéré lors de la phase intermédiraire est envoyé dans un réservoir-tampon avant d'opérer le retour du vérin principal à sa position initiale après la course de travail. Cette variante peut se révéler avantageuse lorqu'on désire éviter la présence de l'entretoise 3a par suite des dispositifs usuels destinés à amortir les fins de course du piston 3. La paroi du distributeur 8 est ici percée de sept orifices. L'on retrouve les orifices 15 et 14 respectivement reliés aux canalisations 16 (arrivée sous pression) et 7 (alimentation de la chambre 5), ainsi que l'orifice 12 raccordé à la canalisation 6 de la chambre 4 et l'orifice 13 formant évent. L'orifice 28, qui tient lieu de l'orifice 12' de la forme de réalisation suivant fig. 1 à 6, se raccorde une canalisation 29 qui aboutit à un réservoir tampon 30, cette canalisation comprenant une première dérivation formée par la canalisation 22 munie de l'étranglement 24 monté en amont du débouché dans la chambre du piston 21. Une seconde dérivation, référencée 31, est branchée sur la canalisation 29 pour aboutir à un orifice supplémentaire 32. Enfin la dérivation 6' de la canalisation 6 se raccorde à un second orifice supplémentaire 33. En fig. 7 et 9 l'on a supposé que le piston 3 venait d'être repoussé vers la gauche par l'air comprimé issu de la source 17, la chambre 4 débouchant l'atmosphère travers les canalisations 6 et 12, l'empreinte 10 et l'évent 13. Lorsque le tiroir 9 a été amené à la position intermédiaire de fig. 10 sous l'effet de l'admission de l'air comprimé dans la canalisation 26, l'air comprimé dans la chambre 5 peut emplir le réservoir 30 à travers la canalisation 7, 11 orifice 14, l'empreinte 11, l'orifice 28 et la canalisation 29.L'étranglement 24 retarde l'actionnement du vérin 21-21a, si bien que lorsque l'équilibre des pressions a été atteint dans la chambre 5 et dans le réservoir 30, l'air comprimé actionne le piston 21 qui repousse le tiroir 9 à sa position d'extrémité. On se trouve alors à la position illustrée en fig. il où l'on peut voir que l'empreinte 10 relie les orifices 32 et 33 de telle sorte que l'air comprimé du réservoir 30 est admis dans la chambre 4 pour ramener par sa détente le piston 3 à sa position initiale, la chambre 5 étant reliée à l'atmosphère à travers la canalisation 7, l'orifice 14, l'empreinte 11 et l'évent 13. Le retour du tiroir 9 à sa position d'extrémité opposée est opéré comme dans la forme de réalisation précédente, en alimentant la canalisation 19 associée au vérin de pilotage de gauche. Fig. 8 et 12 illustrent une variante dans laquelle le réservoir, référencé 30', peut être utilisé, non plus pour assurer le retour du piston 3 à sa position initiale, mais pour l'actionnement d'autres appareillages pneumatiques à plus faible puissance,ou comme source d'air pour le compresseur de l'installlation. Le schéma général est voisin de celui suivant fig. 7 puisqu'on retrouve un distributeur 8 pourvu de sept orifices. L'on notera cependant que la canalisation 31 associée à l'orifice 32 est constituée non plus par une dérivation de la canalisation 29 qui alimente le réservoir, mais par une dérivation de la canalisation 16 formant arrivée d'air sous pression. Par ailleurs on a prévu sur la canalisation 29 précitée un clapet anti-retour 34 ; le réservoir 30', équipé d'un clapet taré de régulation 35, comporte une canalisation 36 reliée à l'appareillage pneumatique à alimenter. Le fonctionnement est similaire à celui sus-décrit en référence à fig. 7, 9, 10 et 11. A la position représentée en figt 8 et 12, le tiroir 9 du distributeur 8 permet l'alimentation de la chambre de travail 5 à partir de la source 17 en vue du déplacement du piston 3 puis la commande du vérin de pilotage correspondant au piston 25 assure le déplacement partiel du tiroir 9 jusqu'a une position intermédiaire pour laquelle ledit tiroir permet la communication entre la chambre 5 et le réservoir 30', ce dernier se remplissant alors jusqu'a ce que les pressions s'équilibrent et que le piston 21, alimenté travers la canalisation 22 et l'étranglement de retardement 24, opère le déplacement du tiroir 9 jusqu'a la position d'extrémité de gauche. Toute vidange intempestive du réservoir 30' à travers la canalisation 29 est interdite par le clapet 34. A cette troisième position la chambre 5 est reliée à l'atmosphère à travers la canalisation 7, l'orifice 14, l'empreinte 11 et l'évent 13. En même temps la canalisation 31 soumise à la pression de la source 17 est reliée à travers l'empreinte 10 à la chambre 4, de telle sorte que le piston 3 est ramené à sa position primitive. De la même manière l'admission de l'air comprimé dans la canalisation 19 assure le rappel du tiroir 9 à sa position d'extrémité de droite. Bien entendu l'air sous pression récupéré dans le réservoir 30' est susceptible d'être utilisé par prélèvement à travers la canalisation 36. I1 convient d'observer que dans les trois formes de réalisation sus-exposées les vérins de pilotage sont susceptibles d'être remplacés par des poussoirs mécaniques ; en certains cas le vérin de pilotage de droite peut prendre la forme d'un ressort comprimé lors de la course du tiroir 9 de la gauche vers la droite. I1 doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'a titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. On conçoit en particulier que le tiroir du distributeur est susceptible d'être animé d'un mouvement de rotation aux lieu et place du mouvement axial sus-exposé, les empreintes étant alors convenablement profilées pour découvrir ou obturer les différents orifices repartis sur la périphérie du corps dudit distributeur. REVENDICATIONS 1. Installation pneumatique d'actionnement, du genre comprenant un vérin principal relié à une source d'air comprimé à travers un distributeur dont le tiroir est creusé d'empreintes qui en fonction de la position dudit tiroir assurent la communication adéquate entre les orifices de canalisations reliant la source et l'atmosphère aux deux chambres définies par le piston du vérin sus-mentionné, caractérisée en ce qu'au tiroir (9) sont associés des moyens de pilotage (18-19 et 21-22-25-26) propres à opérer de manière automatique l'arrêt momentané dudit tiroir à une position intermédiaire entre les deux positions extrêmes, les liaisons effectuées par les empreintes (10-11) du tiroir à cette position intermédiaire étant telles que l'air enclos dans la chambre de travail (5) du vérin principal (1-2-3) est récupéré dans une capacité appropriée (4, 30 ou 30') et que lorsque les pressions régnant dans ces chambre et capacité sont équilibrées, le tiroir est à nouveau mû par les moyens de pilotage pour finir sa course. 2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la capacité de récupération est formée par la chambre (4) du vérin principal (1-2-3) opposée à la chambre de travail (5), la détente de l'air récupéré lors de l'arrêt à la position intermédiaire assurant le retour du piston (3) dudit vérin principal à sa position initiale. 3. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la capacité de récupération est formée par un réservoir-tampon (30) relié à travers le tiroir (9) à la chambre (4) du vérin principal (1-2-3) opposée à la chambre de travail (5) de façon à ce que la détente de l'air récupéré dans ce réservoir-tampon assure le retour du piston (3) dudit vérin principal à sa position initiale. 4. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la capacité de récupération est formée par un réservoir (30') dont la canalisation d'alimentation (29) reliée au distributeur (8) est équipée d'un clapet anti-retour (34) interdisant toute circulation de l'air récupéré en sens inverse, lequel réservoir forme source de pression pour un appareillage pneumatique associé à l'installation. 5. Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les moyens de pilotage associés au tiroir (9) sont constitués par des vérins pneumatiques secondaires dont l'un (21-22-25-26) est prévu sous forme double de façon à impartir deux fractions successives de course audit tiroir dans un sens de déplacement de celui-ci. 6. Installation suivant la revendication 5, caractérisée en ce que la canalisation d'alimentation (22) du vérin élémentaire (21-21a) qui assure la seconde fraction de la course du tiroir (8), est constituée par une dérivation de la canalisation (6 ou 29) qui assure le remplissage de la capacité de récupération (4, 30 ou 30'), laquelle dérivation est équipée d'un étranglement (24) qui retarde l'actionnement du vérin élémentaire considéré jusqu'à équilibrage des pressions à l'intérieur de ladite capacité et de la chambre de travail.