Brevet FR2525721A1 — publié le 19831028

L'invention concerne une vanne-pilote pneumatique pour l'action- nement de la marche en avant ou a droite et de la marche en arrière ou à gauche d'un agrégat pneumatique à partir d'une position de repos, le mouve- ment d'une vanne dans l'un ou l'autre sens établissant une jonction entre une conduite d'air comprimé et ou bien une sortie à droite ou une sortie à gauche et reliant la sortie qui n'est respectivement pas alimentée à une conduite d'air de balayage, alors qu'un étranglement du courant d'air traver- sant la vanne est réalisé en dépendance du niveau de pression respectivement prépondérant. De telles vannes-pilotes pneumatiques sont connues depuis longtemps. Il existe de telles soupapes en particulier dans le cas de ce qu'il est convenu d'appeler des commandes directes, pour lesquelles le courant amené à l'agrégat pneumatique est soumis à l'action de la commande (DE-GM 81 17 890). Ces systèmes permettent d'actionner par exemple des dispositifs de levage pneumatiques ou des chariots de manoeuvre à commande pneumatique sur des voies de chemin de fer suspendues monorail Dans ce cas, soit la vannepilote est directement bridée sur l'agrégat, si bien qu'il doit y avoir une commande par cable ou à tiges, soit le dispositif de commande pend à un appui de l'appareil de façon à se trouver à portée de la main de l'opérateur. Indépendamment de la position respective de montage qui a, du reste, des répercussions sur la forme de realisatlon, Il faut s'efforcer d'obtenir que la vanne-pilote pneumatique ait des dimensions les plus petites possibles ce qui présente l'avantage d'une part de lui donner un encombrement réduit, d'autre part de la rendre maniable Cependant, il est tout aussi important que le montage de telles soupapes soit simple afin de pouvoir, autant que possible, éviter les perturbations qui, surtout pour ce qui est du travail en souterrain, sont peu désirables, en raison des mauvaises possibilités de répa- ration. Les vannes-pilotes pneumatiques connues jusqu'à présent comportent deux complexes, à savoir un pour la diffusion de l'air d'une part et un pour le réglage du débit de l'air, et donc le respect d'une certaine pression pré- définie, d'autre part Dans le cas de certaines formes de réalisation, les deux complexes sont disposés de façon à 'tre séparés l'un de l'autre et sont alors reliés l'un à l'autre par des tuyaux flexibles Il en résulte une certai- ne vulnérabilité en raison du tuyau flexible supplémentaire requis; cependant, Il peut également y avoir apparition d'effets secondaires genants qui portent préjudice au bon fonctionnement et qui sont d Os aux tuyaux flexibles On connalt certes déjà des vannes-pilotes pneumatiques qui n'utilisent pas de tuyaux flexibles mais qui comprennent cependant tout de mime les deux complexes, ce qui entra Ine des frais de construction proportionnellement élevés. En conséquence, le but de l'invention est de créer une vanne-pilote pneumatique du type décrit plus haut dont le montage est particulièrement simple, c'est-à-dire qui fonctionne de façon S O re avec un nombre minime d'éléments en mouvement. Pour atteindre ce but, l'invention propose une vanne formée comme un tiroir rotatif dont la conduite d'air comprimé et les sorties sont situées approximativement dans un seul et même plan, le tiroir rotatif étant loge de façon à être translatable dans le sens axial verticalement par rapport a ce plan, un organe d'arrêt voisin du tiroir rotatif étranglant progressivement le courant d'air qui traverse le tiroir rotatif à mesure que celui-ci se déplace dans le sens axial. Des organes respectivement distincts, qui étaient conçus comme des vannes à plusieurs étages ou des pistons différentiels, étaient Jusqu'à présent utilisés pour la répartition et le réglage du débit de l'air comprimée L'in- vention propose maintenant pour la première fois d'utiliser un organe unique pour la répartition et pour le réglage du débit, organe dont la rotation sert à la répartition et dont le mouvement axial sert au réglage du débit De cette façon, près de la moitié des sièges et ajustements considérés jusqu'à présent comme nécessaires sont supprimes, si bien que la vanne-pilote conforme à l'in- vention est d'un montage particulièrement simple et présente, de ce fait, une sensibilité aux dérangements qui -est faible. Les tiroirs rotatifs pour la répartition de l'air sont connus en soi si bien qu'il n'est pas requis de protection dans le sens d'une invention au- tonome pour la configuration de la vanne comme tiroir rotatif L'invention repose plus exactement sur la connaissance du fait que les fonctions souhaitées sont entratnees par la superposition de deux mouvements à un seul et même élément de construction. Un guidage particulièrement adéquat du tiroir rotatif résulte de la disposition des deux C Vtés de segments cylindriques de même diamètre, qui du reste, est identique au diamètre des surfaces de contact recourbées du tiroir rotatif L'un des segments cylindriques sert d'organe d'arrêt, tandis que l'autre assure la jonction avec un piston auquel sont appliquées les forces du déplacement axial. Pour faciliter l'usinage lors de la fabrication de la vanne conforme à l'invention, il est tout Indiqué de guider le tiroir rotatif y compris les -segments cylindriques voisins dans un manchon qui présente des orifices corres- pondants pour l'afflux et l'évacuation, pour la conduite d'air comprimé, la sortie à droite ainsi que pour la sortie à gauche Leur délimitation dans le sens axial forme simultanément les arêtes de commande du réglage du d ZîCi tandis que l'on a recours aux arêtes radiales de cet orifice pour déterminer la répartition. Le tiroir rotatif oscille en va-et-vient gr 9 ce à un entraîneur sur lequel est placée la commande manuelle sous forme d'un levier ou d'un double levier avec commande par càble. Pour découpler le déplacement axial du tiroir rotatif de l'entra 1 neur, les deux eléments sont reliés l'un à l'autre par un dispositif d'accouplenent résistant à la rotation mals cependant mobile dans le sens axial, ce qui est particulièrement facile à réaliser à l'aide d'un profil à dents multiples. Un dispositif de rappel peut 'tre prévu sur le tiroir rotatif ou sur l'un de ses éléments directement voisins ou sur l'entralneur, dispositif de rappel qui, lorsque l'on reliche le levier de manoeuvre, fait pivoter le tiroir rotatif automatiquement dans sa position de repos. Le décalage axial du tiroir rotatif est réalisé à l'aide d'un piston qui est soumis à des forces différentes et qui entra Tne un déplacement jusqu'à ce qu'il se trouve en position d'équilibre Pour cela,on utilise de préférence un piston alimenté unilatéralement qui est supporté par un ressort du c 8 tê qui n'est pas alimenté La hauteur de la pression d'alimentation s'oriente selon le niveau de pression de la sortie respective, niveau qui est excité par la position oscillante du tiroir rotatif Pour ne relier que la sortie respectivement excitée à la surface de piston correspondante, il est prévu, en poursuite de l'invention, un dispositif d'aiguillage qui obture automatiquement la conduite d'amenée à la surface du piston en la séparant de la sortie respectivement ventilée De cette façon, ce n'est toujours que le niveau de pression au point de sortie respectivement excité qui agit sur le piston Dès qu'une pression se constitue à la sortie, la pression sur la surface du piston augmente, ce qui entraine un déplacement contre l'action du ressort et ainsi une obturation partielle des voles parcourues par l'air devant le tiroir rotatif L'afflux de l'air comprimé est par là-même partiel- lement arret% si bien que le niveau de la pression à la sortie correspondante 4 2525721 ne continue plus à augmenter Il existe alors une position d'équilibre qui reste automatiquement maintenue pour des rapports de soutirage stationnaires. Si les rapports de pression a' la sortie correspondante se modifient, la vanne est déplacée encore un peu plus pour entraîner la poursuite de l'étranglement (en cas d'au entalon de pression), ou bien elle se raoproche de la position de Un exemple de réalisation de l'invention, représente par des dessins, esl expl qué er détails ci-dessous. La figure) est une vue en coupe transversale d'un exemple de réali- sation de la vanne-pilote pneumatique conforme 3 l'invention, dans un premier plan. La figure 2 est une vue en coupe transversalie le long de la ligne La fijur 3 est Crhe vue en coupe óransvers e ne eor de la lia e 111-111 de la figure 2. La tigure 4 est une vue en coupe transversaie e nô de la ligne IV-i V de la figure 2. La figure I représente une vue en coupe 8 traverz e plan 1 '1 Inté- reur de la vanne-pilote pneumatique conforme à l'inventloni dans t c:' se trouvent essentiellement les raccords correspondants. e 't face inffrieure d'un bo Ttier a serouvc;;ó c:' - comprimé 2 qui présente un raccord fileté normalisé pour les dimens 5 o;s ues tuyix et tuyaux flexibles Directement en face et sur sa face superlee e trouvent une sortie d'air de balayage 3 et latéralement, une sortie à droite 4 et une sortie à gauche 5 Par ces dernières notions, on entend que, Io Vs de l'al;er'te -soumis à un sens de marche correspondant, un mouvement linéaire pouvan L. évidemment, aussi Ltre entratn A, dans lequel cas il faut remplacer les i,b "à droite" et "à gauche" par "en avant" et "en arrière". Au centre de toutes les conduites et sorties se trouve un tiroir rotatif 8 qui est lou A dans un manchon 9 Le manchon est pourvu, sur sa face inférieure, d'un orifice pour l'afflux 10 avec des orifices latéraux pour l'évacuation 11 et d'un orifice pour l'air de balayage 12, orifices par les- quels s'établit-la jonction respective de l'espace du tiroir rotatif aux conduits,respectivement branchés On peut faire osciller en va-et-vient le tiroir rotatif, à l'aide d'un dispositif de commande qui sera explique en détails cl-après, de la position horizontale de repos représentée d'environ dans toutes les positions intermédiaires Ce faisant, de l'air comprimée 2 S fi 21 passe de la conduite d'air comprimé 2 soit dans la sortie à droite 4, la sortie à gauche 5 étant alors reliée à la sortie de l'air de balayage 3, soit dans la sortie à gauche 5, les deux autres sorties 3 et 4 étant alors reliées l'une a l'autre. On reconnaît sur la figure 2 que la conduite d'air comprimé est placée à peu prés au milieu de la vanne-pilote conforme à l'invention Les trois sorties se trouvent au-dessus du tiroir rotatif 8, la représentation en coupe du milieu permettant de reconnaître la sortie d'air de balayage. Sur le côté droit du tiroir rotatif 8, un entraîneur 17 est logé de façon à étre rotatif et accessible de l'extérieur par un quatre-pans 16 Sur le quatre-pans 16 est monté ou bien un levier a main ou un double levier, aux deux côtés duquel des cibles ou des tiges pendent pour permettre l'actionne- ment d'une vanne-pilote se trouvant en dehors de la portée de la main Un mouvement rotatif transmis par le quatre-pans 16 à l'entraîneur 17 est trans- mis par un profil à dents multiples 18 A un cylindre 19 qui est formé, sur sa face extérieure, comme un cylindre plein qui ne comprend donc aucune sur- face de commande ou équivalent Il constitue l'organe d'arrêt voisin du tiroir de distribution 8 qui se met toujours à fonctionner lorsque le tiroir rotatif 8 est décalé axialement. Lors d'un décalage axial de ce type, l'entraîneur 17 demeure au repos sans perdre la jonction résistante à la rotation avec le cylindre 19. La formation du décalage axial du tiroir rotatif 8 sera expliquée en détails ci-dessous; Il est tout d'abord opportun de renvoyer à un dispositif de rappel pour le centrage automatique de l'entraîneur 17 dans sa position de repos et donc du tiroir rotatif 8 dans sa position de disposition à zéro. Entre le profil A dents multiples 18 et le quatre-pans 16, l'entraîneur 17 est pourvu d'une came extensible 21 (fig 4) sur les deux c 8 tés de laquelle adhérent respectivement des mâchoires de rappel 22, lesquelles sont poussées respectivement par un ressort à l'intérieur d'un creux forme au moyen de tampons 24. Un mouvement oscillant de l'entraîneur 17 sur le quatre-pans 16 a pour conséquence de séparer l'une de l'autre les mâchoires de rappel 22 par l'intermédiaire de la came extensible 21, cependant qu'il n'y a pas création d'une force transversale, ceci étant d O à l'application symétrique de la force sur l'entraîneur 17, mais uniquement d'un moment Pour les m Schoires de rappel bizb 21 22, on peut utiliser les rouleaux traditionnels d'un roulement à rouleaux cylindriques qui, par nature, présentent déjà la dureté nécessaire de façon à ne s'user que très peu Pour les mêmes raisons, il est conseillé de durcir aussi la came extensible 21 A proximité de ce dispositif de rappel se trouvent des trous taraudés 25 qui servent à la fixation d'un couvercle 26 (fig 2) qui renferme un lien 27 fixé à l'entraîneur 17 et ayant du jeu qui bloque ainsi l'entraîneur 17 dans le sens axial. Le manchon 9 accueillant le tiroir rotatif 8 est élargi sur le c 8 te détourné de l'entraîneur 17 pour devenir un manchon en escalier 9 ' qui sert à loger un piston 8 ' qui peut également 9 tre interprété comme étant une extension de la portion cylindrique se joignant sur ce côté au tiroir rotazif 8 L'extension ou le piston 8 ' est relia à une conduite 31 par une forure 32 sur la surface de segment tournée vers le tiroir rotatif 8, conduite 31 au moyen de laquelle la surface du piston peut ttre alimentée en air comprimée Sur le c 8 té du piston 8 ' détourné du tiroir rotatif 8, c'est la pression ambiante qui opère, pression ambiante qui existe grâce à un orifice 30 à l'intérieur d'un bouchon fileté 39 qui est, à son tour, vissé sur un couvercle 38 pour fermer l'ouverture du bottier Par dérogation, l'orifice 30 peut %tre fermé, ce qui peut %tre provoqué directement ou Indirectement à cet endroit par un couvercle de boîtier fermant hermétiquement (non-représenté sur les dessins) Sur la face correspondante du piston opère alors la pression de l'air de balayage, pression qui a accès par un passage 33 à l'extrémité de l'élargissement du manchon 9 ', par un gradin 35 qui est placé Ici ainsi que par un forage transversal 34 La cavité au-dessus du forage transversal 34 est certes représentée sur la figure 2 comme étant séparee de la sortie de l'air de balayage 3 mais la cavité et la sortie de l'air de balayage sont cependant reliées l'une à l'autre par un canal de jonction qui ne peut ttre reconnu sur ce plan de coupe. Indépendamment de l'alimentation en pression de la face du piston détournée du tiroir rotatif, un ressort 40, qui repose au fond du bouchon fileté 39 et qui adhére à une cavité cylindrique du piston 8 ' au moyen d'un disque 41 et d'un palier à roulement axial 42, agit dans le même sens Le palier à roulement axial entraîne le découplage du mouvement de rotation réalisé par le tiroir rotatif 8 et donc par le piston 8 ' par rapport au ressort 40 maintenu dans le bouchon fileté 39 de manière à résister à la rotation La précontrainte par laquelle le ressort 40 pousse le tiroir rotatif et tous les éléments qui lui sont directement liés dans la position de départ représentée peut être modifiée par le vissage plus ou moins profond du bouchon filets 39 dans le couvercle 38 Lors de l'action des forces du gaz sur la surface du segment du piston, il se produit un déplacement du piston 8 ' jusqu'à ce que la force antagoniste croissante du ressort 40 le mène à une position d'équilibre. La conduite 31, qui mène à la surface du segment de piston, e e reliée à un chambre 45 dont l'environnement et les détails sont représen-ts par la figure 3 Elle est reliée à la sortie à droite 4 ou à la sortie à gauche 5 des deux c 8 tés par des canalisations, les extrémités de ces canali- sations étant formées comme étant des ajustements pour billes Une bille 46 est enfermée à l'intérieur de la chambre 45 o elle a du jeu et une plage telle que, dans la position extrême respective, l'une des canalisations ' reliée à la conduite 31, tandis que l'autre canalisation est fermée Si la bille 46 se trouve, par exemple, dans la position extreme à droite et si ia sortie à droite 4 est alimentée en air comprimé par le mouvement rotatif du tiroir rotatif 8, la pression croissante dans la canalisation correspondante de la chambre 45 pousse la bille 46 dans la position extrême à gauche et libère ainsi l'accès à la conduite 41. De cette façon, la pression de la sortie respectivement alimentée 4 ou 5 arrive dans la conduite 31 pendant le découplage simultané de la sortie ventilée 5 ou 4 En cas de forte augmentation de la pression dans la sortie alimentée 4 ou 5, la pression s'accrott aussi sur la surface du segment de piston, tandis que la contre-pression sous forme de pression d'air de balayage est faible Ceci a pour conséquence le déplacement du piston 8 ' et donc du tiroir rotatif 8, le cylindre 19 s'engageant alors de plus en plus dans le passage de l'air comprime qui est créé par l'orifice d'afflux 10 et l'orifice d'évacuation correspondant 11, le tiroir rotatif ayant pris la position correspondante C'est ainsi qu'un étranglement du flux d'air comprimé traversant la vanne se produit; cet étranglement progresse jusqu'à ce qu'il n'y a plus d'augmentation de la pression dans la sortie correspondante et par là-m 8 me dans la conduite 31, ceci étant du à l'effet d'étranglement. Si on fait maintenant pivoter le tiroir rotatif 8 pour le faire quitter sa position d'êqỉlibre qui s'est réglée automatiquement et le mettre au repos, la pression de la sortie correspondante 4 ou 5 tombe, ce qui accroit la force du ressort 40 pour la faire devenir plus grande que la force du gaz agissant par la conduite 31 sur le piston 8 ' De façon correspondante, -ajiesseoau Ise jej Aal jed no atqpp jed apuewwo D ial inlnb uelq Is ulew et ap oeijod el ap sio 4 ajeÀi Uas U 05 ej op a Anoui 1 anb foire,, "szzja 4 ii,:;D anbsli ai ariuj Lp 8.1 zue Lc'j u:1 2 Eï i IL a GSS,% a À 4 z assied, " JO U 05 ez ap en 5 uc -% Ise a a l 1:C, r: a-zljjn F 13-1 j z - À n Ssre i:L V 4 Z a=âi ISJLI -,U ki 1 SUC 4 e 4 la un, l D J -cà 4 À 4 S i np a:DEJ e L F C -aie ap Lolssaid-aizuoi ei sn:o la ap Op Oju;ailqjjlp Pl U'Ilias a;u 1 Wjffl P ajleazuon ne ase atta slew et 4 lwll juaumi -osqe sed V, 14-le:loi Ia awjal Is G A-t;nncrnp jnaljol; I Cl-crioq ne l Cri noa Se 9 si;:e e'i' q ' t-J Oss'J Jn Pel -ulej 4 uo D;id el 4 a a aànp ej jed issne la uoisid no s G- )ejns sat jed aazuznijui Ise Inb eîu 1 jp;ejd aun e aa 4 lwij Ise enbiz Eun;aud le S Gi Bet V uawe jlest 1 P uolssaid et *uo 5 ej alza D ao zuenille ewtjdwo D iiep lueinon no j oj snid ajooue in enbotoid inb ao 601, A jl à,,i:) 1-at-ane 5eisle A U 04 s"d-;ï et suep uor 5 ea-îJ ei op uolie 4 uaw 6 net iuawate 6 a au Le-j,4 a 1 nb z D a j -5 ne 5 no ap inb îwlidwo D ilep ziqip ai illaa Auo D galuieizuo D e 5 ap uosieà ua Isnld jrad au je Ae ue azuow arbizewriaud le Sai 5 et l S 4 a àL Q 5 P-:u?l,-rP Jette a Ale J et inod ie ajqltlnbap uoillsod es jalllnb ailel et inod 8 jzejoj iloili et jazomd jlej uo gailuoo jed IIS - Z ain 6 il et jed eqzuasaidai liedop ap uolilsod el V lueuual Aai luawaoetdgp ne-luedj-aliied s:juawej sel snoi tzzszsz P REVENDICATIONS 1 Vanne-pilote pour l'actionnement de la marche en avant ou à droite et de la marche en arrière ou à gauche d'un agrégat pneumatique à partir d'une position de repos, le mouvement d'une vanne dans l'un ou l'autre sens établis- sant une Jonction entre une conduite d'air comprimé et ou bien une sortie & droite ou une sortie à gauche et reliant la sortie qui n'est respectivement pas alimentée a une conduite d'air de balayage, alors qu'un étranglement du courant d'air traversant la vanne est réalisé en dépendance du niveau de pression res- pectivement prépondérant, caractérisée en ce que la vanne est formée comme un tiroir rotatif ( 8) dont la conduite d'air comprimé ( 2) et les sorties ( 4, 5) sont situées approximativement dans un seul et même plan, que le tiroir rotatif ( 8) est logé de façon à ttre translatable dans le sens axial verticalement par rapport à ce plan et qu'un organe d'arrêt ( 19) voisin du tiroir rotatif ( 8) étrangle progressivement le courant d'air qui traverse le tiroir rotatif ( 8), à mesure que celui-ci se déplace dans le sens axial. 2 Vanne-pilote selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tiroir rotatif ( 8) est placé à l'intérieur d'un manchon ( 9) présentant des orifices pour l'afflux et l'évacuation ( 10, 11) et que l'organe d'arrêt est formé comme un cylindre extérieur plein ( 19). 3 Vanne-pilote selon les revendications 1 ou 2, caractérisée-en ce que l'organe d'arrêt ( 19) est relié à un entraîneur ( 17) résistant à la rotation mais translatable dans le sens axial et qu'un levier de commande, en particulier un double levier commandé par cables est placé sur l'entraîneur ( 17). 4 Vanne-pilote selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un dispositif de rappel ( 21, 22, 23) est prévu sur l'entraîneur ( 17) pour l"ajus- tement automatique sous l'action d'un ressort de la position de repos. Vanne-pilote selon la revendication 4, caractérisée en ce que le dispositif de rappel se compose d'une came extensible ( 21) sur l'entraîneur ( 17) et de deux machoires de rappel ( 22) à ressort. 6 Vanne-pilote selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que la Jonction entre l'organe d'arret ( 19) et l'entraîneur est consti- tuée comme un profil à dents multiples ( 18) et que l'organe d'arrêt ( 19) porte la denture creuse. 7 Vanne-pllote selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un piston ( 8 ') alimenté unilatéralement est placé sur le côté du tiroir rotatif ( 8) qui est en face de l'organe d'arrêt ( 19) pour exercer le décalage axial du tiroir rotatif ( 8) qui est appuyé, sur le côté J non-alimenté, par un ressort ( 23). 8 Vanne-pilote selon la revendication 7, caractérisée en ce que le ressort ( 23) en face du piston ( 8 ') est supporté de façon à être rotatif par un palier à roulement axial. 9 Vanne-pilote selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce ue le piston ( 8 ') est formé comme l'extension d'une portion de cylindre reliée au tiroir rotatif ( 8) et que le diamètre de la portion de cylindre IC correspond à celui de l'organe d'arrêt ( 19). Vanne-pilote selon la revendication 9, caractérisée en ce que la surface du segment de l'extension est alimentée en pression. 11 Vanne-pllote selon l'une des revendications 7 à 10, caracterisee en ce que la face du piston ( 8 ') alimentée en pression est reliée & un aiguillage ( 45, 46) qui obture automatiquement la jonction de la sortie ( 4, 5) respectivement non-alimentée à l'aiguillage. 12 Vanne-pilote selon la revendication 11, caractérisée en ce que l'aiguillage comporte une chambre ( 45) avec des conduites latérales venant des sorties ( 4, 5) et une conduite centrale ( 31) vers le piston ( 8 ') qui est pourvue d'une bille ( 46) pour l'obturation de la conduite respective. 13 Vanra-pllote selon l'une des revendications précédentes, caractérlsée en ce que la conduite d'air comprimé ( 2) et la sortie d'air de balayage ( 3) sont diamétralement opposées et que les deux sbrtles ( 4, 5) sont placées des deux c 8 tés de façon à être symétriques par rapport au milleu. 14 Vanne-pllote selon la revendication 13, caractérisée en ce que, lorsque le tiroir rotatif ( 8) est en position de repos, les sorties ( 4, 5) sont reliées à la sortie d'air de balayage ( 3). Vanne-pilote selon l'une des revendications précédentes, carac- térisée en ce que tous les raccords de l'agrégat pneumatique débouchent sur un seul côte et que ce c 8 té est plan en soi pour permettre le montage direct sur une surface de logement correspondante.