Brevet FR2533642A1 — publié le 19840330

" Convertisseur de pression à double effet ". La présente invention concerne un convertisseur de pression à double effet, pourvu d'un piston-convertis- seur de pression, qui est connecté de lui-même dans cha- cune de ses positions extrêmes. Dans les convertisseurs de pression à double effet actuellement connus, le piston-convertisseur de pression est constitué par une plaque de piston chargée par la pression primaire, avec deux pistons à haute pres- sion plus étroits, disposés symétriquement par rapport au plan médian La plaque de piston forme avec l'alésage, dans lequel elle coulisse, deux chambres de travail à basse pression qui sont chargées alternativement pour la basse pression La commande du courant d'huile à basse pression s'effectue à travers une soupape de traversée qui est elle-même commandée par des soupapes pilotes ou par des contacteurs de fin de course La partie à basse pression fonctionne en pratique comme un moteur hydrauli- que linéaire, tandis que deux parties à haute pression fonctionnent comme pompe commandée par soupape - L'inconvénient de ce convertisseur de pression connu réside dans la dépense d' installation nécessaire pour les organes de commande et dans le temps relative- ment important pour la commande de commutation du piston- convertisseur de pression et dans la chute de pression ainsi provoquée. En vue d'éviter les inconvénients de ce conver- tisseur de pression, dans les installations finales des convertisseurs de pression à commutation commandée, un manchon de commande pour l'amenée et l'évacuation est prévu, qui entoure le piston-convertisseur de pression. Dans un mode de réalisation, le manchon de commande est déplacé linéairement mécaniquement, au moyen de butées, par le pistonconvertisseur de pression lorsqu'il se rapproche de sa position extrême, et ce manchon commande ainsi la charge du piston-convertisseur de pression Du fait que, par la commande mécanique de déplacement du man- chon, et malgré des mesurés auxiliaires, on n'obtient pas de commande d'inversion stable dans les positions extrêmes, on met en oeuvre une installation de commande hydraulique. Avec cette commande, les surfaces annulaires de deux bri- des prévues sur le diamètre extérieur du manchon de com- mande, sont chargées alternativement, suivant la position du manchon, avec la pression côté admission ou côté refou- lement. Le déplacement de changement de position du manchon de commande s'effectue alors toujours dans la direction opposée à celle du déplacement du piston-conver- tisseur de pression Les perçages de commande qui sont prévus dans le manchon de commande sont libérés brusque- ment et complètement par le déplacement du manchon en direction opposée à celle du piston, de telle sorte que le manchon est déplacé de manière satisfaisante dans son autre position et qu'on obtient une commande stable d'in- version de la direction de déplacement du piston-conver- tisseur de pression, dans toutes les conditions, c'est- à-dire avec un flux de transport ainsi qu'une pression plus ou moins importante du fluide hydraulique. Cette commande très précise de commutation du piston convertisseur de pression est, en conséquence, liée à une disposition géométrique du piston-convertisseur par rapport -au manchon de commande et cela nlest possible que si le piston et le manchon sont en contact réciproque, et notamment lorsque le piston est entouré par-le manchon, Cette disposition coaxiale du piston-convertisseur de pression et du manchon de commande notamment lorsque ce dernier est entouré par trois autres bottiers est désavantageuse du point de vue technique de fabrication. De très faibles écarts de coaxialité peuvent avoir pour conséquence un coincement et blocage du manchon si la fente d'espacement doit être maintenue très étroite en vue d'éviter des pertes par fuite. La présente invention a pour but de réaliser un organe de commande pour le piston-convertisseur de pres- sion qui soit-indépendant du point de vue tolérances de fabrication et écarts de positionnement, et qui permette, en outre, un mode de construction d'encombrement particu- lièrement réduit. Dans ce but, l'invention a pour objet un con- vertisseur de pression à-double effet, caractérisé par un coulisseau de commande disposé dans le carter parallèle- ment au piston-convertisseur de pression qui est pourvu, dans sa zone médiane, de deux gorges de commande plates qui débouchent, à travers des perçages transversaux et deux passages axiaux dans les faces frontales du coulis- seau, et, sur chacun des côtés, une gorge de transmission large et profonde, et, parallèlement et latéralement à l'alésage dans lequel glisse le coulisseau de commande, sont pr évus, d'une part, un perçage d'admission et, d'autre part, un perçage d'évacuation, l'alésage pour le coulisseau étant pourvu, sur chacun des côtés, de trois gorges de transmission de courant, les deux gorges exté- rieures étant reliées chacune par un perçage, au perçage d'évacuation, tandis que les deux gorges intérieures sont reliées, chacune par un perçage au perçage d'admission et que les gorges médianes sont reliées, chacune par deux perçages avec les chambres de travail à basse pres- sion du piston-convertisseur de pression. La description ci-après se rapporte à un exem- ple de réalisation avec référence aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue, en coupe axiale, à travers le convertisseur de pression, la figure 2 est une coupe décalée de 90 degrés suivant A-A, à travers le coulisseau de commande du con- vertisseur de pression. Le convertisseur de pression est composé d'un carter 1 dans un alésage le plus grand duquel est monté coulissant le piston-convertisseur de pression 2, et dans un alésage plus faible, disposé au-dessus, est monté coulissant le coulisseau de commande 3 Dans le piston- convertisseur de pression 2 est prévue une soupape anti- retour 4 et, sur les deux faces frontales, sont montés coulissants les pistons à haute pression respectifs 5 et 6 Le piston 5 s'appuie sur une pièce de pression 9 dis- posée dans un bouchon de fermeture 7 L'autre piston à haute pression 6 est emmanché à pression dans un perçage borgne d'un bouchon de fermeture 8 Dans l'alésage du carter qui est destiné au coulisseau de commande 3, se trouvent, l'un à droite et l'autre à gauche, deux man- chons courts 10 et 10 ', qui s'appuient, comme les bou- chons de fermeture 7 et 8, sur les pièces de couvercle 11, 12 du carter Le bouchon 8 est percé d'un alésage et contient une soupape de sortie 13 Un raccord pour con- duite à haute pression 15 peut être fixé au moyen d'un écrou à capuchon 14. L'alésage prévu pour le coulisseau de commande 3 est pourvu, dans une disposition symétrique, à droite et à gauche, de trois gorges de transmission 16, 17, 18 16 ', 17 '-, 18 ' Les gorges extérieures 18, 18 ' sont reliées, par des perçages 19, 19 ', à un perçage d'év Pouation 20. Les gorges médianes 17, 17 ' sont reliées, par des perça- ges 21, 21 ', à des chambres-de travail à basse pression 22, 22 ', du piston-convertisseur de pression 2, tandis que les gorges intérieures 16, 16 ', sont reliées-par des perçages 23, 23 ', à un perçage d'admission ou d'arrivée 24. Les gorges de transmission 17, 17 ' et 18, 18 ' peuvent, après positionnement du coulisseau de commande 3, être reliées avec les chambres de travail à basse pression 22, 22 ' du piston-convertisseur de pression 2, auquel cas un côté est relié à la sortie d'évacuation et l'autre côté est relié à l'admission et inversement. Le coulisseau de commande 3 est pourvu, dans sa zone médiane, de deux gorges de commande plates 25, 25 ', qui sont reliées, par des perçages transversaux à des perçages axiaux 25, 25 ', et aux brides d'extrémités 27, 27 '. Entre les alésages pour le piston-convertisseur de pression 3 et pour le coulisseau de commande 3, et pour les relier entre eux, sont prévus, en disposition par paire, deux perçages de commande étroits, voisins 28, 28 ' Un peu plus loin vers l'extérieur, se trouvent, également symétriques par rapport au plan médian, deux perçages de commande 29, 29 ' qui relient entre eux l'alé- sage du piston-convertisseur de pression 2 et le perçage d'évacuation 20 Un autre perçage de commande 30, au milieu, relie l'alésage du piston convertisseur de pres- sion 2 qui présente, à cet endroit, une gorge plate étroite 31 avec le perçage d'admission 24. Le piston-convertisseur de pression 2 est pourvu également de gorges de commande plates, à savoir deux gorges intérieures 32, 32 ' et deux gorges extérieu- res, un peu plus étroites, 33, 33 ' Le coulisseau de com- mande 3 est pourvu, à chaque extrémité, d'une gorge de transmission large et profonde, 34, 34 ', dont les épaule- ments extérieurs sur les brides 27, 27 ', possèdent, par la disposition des manchons 10, 10 ', une hauteur plus faible que les épaulements intérieurs Le piston-conver- tisseur de pression 2 forme, avec le piston à haute pres- sion 6, une chambre de travail à haute pression 36 Un ressort 37 charge le piston à haute pression 5 en direc- tion de la pièce de pression 9. Le mode de fonctionnement de l'ensemble est le suivant: Le pistonconvertisseur de pression 2 se trouve dans sa position de droite un peu avant la commande de commutation d'inversion L'arête de gauche de la gorge de commande de droite 25 ' du coulisseau de commande 3 recouvre encore les perçages intérieurs des deux perçages de commande de droite voisins 28 ' Bien que la gorge de commande de gauche 32 sur le piston- convertisseur de pression 2 ait libéré le perçage intérieur des deux per- çages voisins 28 ', aucun courant de fluide hydraulique ne peut encore s'écouler à travers l'un des deux perçages de commande de droite voisins 28 ', parce que l'un est obturé par le piston-convertisseur de pression 2, et l'autre est obturé par le coulisseau de commande 3 C'est seulement lorsque le piston-convertisseur 2 s'est déplacé un peu plus loin vers la droite qu'un courant de fluide de commande peut passer à travers le perçage extérieur des deux perçages de commande de droite 28 ', et, ensuite, à travers la gorge de droite 25 ' du coulisseau de com- mande 3, à travers les perçages transversaux vers le per- çage axial de droite 26 ' du coulisseau 3 Il charge alors la surface frontale de droite du coulisseau de commande 3 et pousse celui-ci vers la gauche Ainsi, cependant, le bord de gauche de la gorge de commande de droite 25 ' du coulisseau de commande 3 libère l'intérieur des per- çages de droite voisins 28 ', de telle sorte que, même lors du début de l'inversion de déplacement du piston- convertisseur de pression 2, il reste encore suffisamment de temps pour que le coulisseau de commande puisse attein- dre sa position extrême avant que le piston-convertisseur de pression 2 obture à nouveau, tout d'abord le premier et ensuite le second des deux perçages de commande voi- sins 28 ' Le maintien assuré du coulisseau de commande 3 dans sa position extrême de droite réalise la différence de surface, résultant de la hauteur différente d'épaule- ment de la gorge de débordement 34, entre le bord inté- rieur et le bord inférieur plus bas Dans la position représentée, il est produit ainsi, dans la gorge 34 de gauche, une force dirigée vers la droite qui maintient le coulisseau de commande 3 dans sa position extrême de droite. Le changement de position du coulisseau 3, de sa position extrême de droite dans sa position extrême de gauche est seulement possible si, en plus de l'arrivée. décrite d'un courant de fluide hydraulique dans le per- çage axial de droite 26 ', le fluide hydraulique contenu entre le couvercle 11 et la face frontale de gauche du coulisseau 3 puisse s'écouler vers la sortie Or cela est possible du fait que la gorge de commande extérieure de gauche 28 est reliée au perçage de commande de gauche 29 qui conduit au perçage d'évacuation 20 Lorsque le - piston de conversion de pression 2, après sa commande d'inversion, se déplace vers la gauche, il se produit des positions intermédiaires dans lesquelles il relie les perçages de commande voisins 28 et 28 ', d'une part, avec le perçage de commande 30 (arrivée) et également avec les perçages 29, 29 ' (d'évacuation) Dans les positions inter- médiaires, ces liaisons ne se produisent cependant pas simultanément, de telle sorte qu'il ne résulte pas de commande d'inversion du coulisseau 3 La libération simultanée se produit seulement dans les positions extrê- mes, de telle sorte que sont assurées, d'une part, la course complète du piston de conversion de pression 2, et, d'autre part, sa commande d'inversion, dans les posi- tions intermédiaires. Par la commande décrite de déplacement du coulisseau 3 par le pistonconvertisseur de pression 2 lui-même, ce dernier est chargé, alternativement, sur un côté avec la pression d'amenée et, sur l'-autre côté par l'évacuation Dans la position représentée, le pis- ton à haute pression 5, dont la face frontale de gauche constitue en même temps un siège de soupape, est encore soulevé par la pièce de pression 9 Il s'écoule encore du fluide hydraulique, hors de la chambre de travail à- basse pression de gauche 22, dans la chambre de travail à haute pression 35 La soupape de retenue 4 s'est fer- mée A partir de la chambre à haute pression 36, il s'écoule encore une quantité négligeable de fluide hydrau- lique à travers la soupape d'évacuation 13 Lors de l'in- version de sens de déplacement, le piston à haute pres- sion 5 agissant comme soupape d'aspiration se ferme Cet effet de fermeture est encore favorisé par le ressort 37. Par le piston-convertisseur de pression 2 se déplaçant vers-la gauche, du fluide hydraulique est refoulé, à travers la soupape d'arrêt 4, de la chambre de travail à haute pression 35, dans la chambre de travail à haute pression 36 Etant donné que le rapport entre les sections transversales 5, 6 des pistons à haute pression 5 et 6 est égal à 2/1, les volumes de déplacement ont le même rapport En conséquence, le même volume est toujours refoulé à travers la soupape de sortie 13, que le piston- convertisseur 2 se déplace vers la gauche ou vers la droite. R E V E N D I C A T I 0 N S ) Convertisseur de pression à double effet, à commande automatique d'inversion de direction de dépla- cement dans les positions extrêmes, comprenant un carter dans lequel coulisse un piston-convertisseur de pression, pourvu de gorges plates sur son diamètre extérieur, et qui partage l'alésage dans lequel il coulisse en deux chambres de travail à basse pression et qui présente deux alésages cylindriques qui forment, avec deux pistons à haute pression dont les sections transversales sont dans le rapport 2/1, deux chambres de travail à haute pression qui sont reliées entre elles par l'intermédiaire d'une soupape d'arrêt s'ouvrant en direction de la chambre de travail à haute pression la plus petite, convertisseur caractérisé par un coulisseau de commande ( 3) disposé dans le carter ( 1) parallèlement au piston-convertisseur de pression ( 2) qui est pourvu, dans sa zone médiane, de deux gorges de commande plates ( 25, 25 ') qui débouchent, à travers des perçages transversaux et deux perçages axiaux ( 26, 26 ') dans les faces frontales du coulisseau ( 3), et, sur chacun des côtés, une gorge de transmission large et profonde ( 34, 34 '), et, parallèlement et laté- ralement à l'alésage dans lequel glisse le coulisseau de commande ( 3), sont prévus, d'une part, un perçage d'ad- mission ( 24) et, d'autre part, un perçage d'évacuation ( 20), l'alésage pour le coulisseau ( 3) étant pourvu, sur chacun des côtés, de trois gorges de transmission de cou- rant ( 16, 17, 18 et 16 ', 17 ', 18 '), les deux gorges exté- rieures ( 18, 18 ') étant reliées chacune par un perçage ( 19, 19 '), au perçage d'évacuation ( 20), tandis que les deux gorges intérieures ( 16, 16 ') sont reliées, chacune par un perçage ( 23, 23 ') au perçage d'admission ( 24) et - que les gorges médianes ( 17, 17 ') sont reliées, chacune par deux perçages ( 21, 21 ') avec les chambres de travail à basse pression ( 22, 22 ') du piston-convertisseur de pression. ) Convertisseur de pression suivant la reven- dication 1, caractérisé en ce que l'alésage pour le pis- ton-convertisseur de pression ( 2), est relié, en son milieu, par un perçage de commande , avec le perçage d'admission ( 24 >, et, à une certaine distance latérale, par deux perçages de commande deux perçages de commande ( 28, 28 ') étroitement rappro- chés, qui relient l'alésage du piston-convertisseur de pression ( 2) avec l'alésage du coulisseau de commande ( 3). ) Convertisseu r de pression suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le pis- ton-convertisseur de pression ( 2) est pourvu de gorges de commande plates ( 32, 33 et 32 ', 33 ') dont les gorges inté- rieures ( 32, 32 ') sont un peu plus larges que les gorges extérieures ( 33, 33 '), et qui sont disposées de telle manière que, dans les positions extrêmes de droite (ou de gauche) du piston-convertisseur de pression ( 2) , la gorge extérieure (de droite) ( 33) réunit au moins l'un des deux perçages rapprochés (perçages de commande de droite 28) avec le perçage de commande de gauche (ou de droite) tandis que, d'autre part, la gorge de commande intérieure de gauche ( 32) (ou de droite) qui est reliée au perçage d'évacuation ( 24) est reliée avec les deux perçages rap- prochés de droite ( 28 ') ou de gauche. ) Convertisseur de pression suivant l'u ne quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la largeur de la surface comprise entre les deux gorges de commande ( 25, 25 ') du coulisseau de commande ( 3 > est prévue d'une grandeur telle, que, dans la posi- tion extrême de droite , le perçage intérieur de droite (ou de gauche) ( 28 ') est obturé par la surface intermédiaire et que seul le perçage de commande extérieur de droite ( 28 ') (ou respectivement de gauche) soit libéré. ) Convertisseur de pression suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le diamètre de chacune des brides ( 27, 27 ') aux ex - trémités du coulisseau de commande ( 3) est plus grand que la partie médiane, afin qu'ainsi les épaulements ex- térieurs des gorges de transmission de fluide ( 34, 34 ') du coulisseau ( 3) sont plus plats que les épaulements intérieurs, de telle sorte que, dans le cas d'une pression dans l'une des gorges ( 34, 34 '), il s'établisse une force d'équilibrage agissant sur le coulisseau de commande ( 3) en direction de l'autre gorge ( 34, 34 ') et, en outre, en vue d'une étanchéité de glissement entre le carter ( 1) et les brides extérieures ( 27, 27 ') du coulisseau ( 3), des manchons ( 10, 10 ') sont emmanchées, pourvues de per- çages radiaux dont la distance entre parois soit égale à la largeur de la surface restante entre les gorges de transmission de fluide ( 17, 18). o