Brevet FR2530773A1 — publié le 19840127

La présente invention concerne des distribu- teurs à tiroir et plus particulièrement un distributeur ou valve à tiroir à quatre voies, commandé par urevalve pilote électromagnétique. Dans un distributeur à tiroir à quatre voies, un élément de valve constitué sous la forme d'un tiroir, c'est-à-dire deux pistons réunis par une tige, glisse axialement à l'intérieur d'un perçage allongé situé dans un corps de valve La paroi latérale du perçage comporte un certain nombre d'orifices, qui sont reliés respectivement, de façon typique, à une source de fluide sous pression, à un espace à basse pression et à un dis- positif de travail de n'importe quel type L'élément de valve du distributeur à tiroir possède deux positions extrêmes à l'intérieur du perçage et commande la commu- nication entre les orifices Dans une position de cet élément, l'orifice de pression est relié à l'un des ori- fices du dispositif de travail et l'orifice d'échappement est relié à un autre des orifices du dispositif de tra- vail Dans l'autre position dudit élément de valve, l'o- rifice du dispositif de travail, qui était raccordé à l'orifice de pression, est relié à l'orifice de sor- tie et l'orifice du dispositif de travail, qui était raccordé à l'orifice de sortie, est relié à l'orifi-. ce de pression On connait plusieurs types de distribu- teursà tiroir pilotés- Selon l'un de ces types, une val- ve pilote ou valve commande à trois voies applique alter- nativement un fluide sous pression ou une détente de pres- sion à une face d'un piston du distributeur Lorsque le piston est placé sous pression, l'élément du distributeur à tiroir se déplace dans une direction, et lorsque la pres- sion exercée sur le piston est relâchée, un ressort de rap- pel déplace l'élément du distributeur pour le ramener dans sa position initiale. Dans un autre type de distributeur, les deux pistons du tiroir possèdent des tailles différentes Un fluide sous haute pression est appliqué en permanence au piston le plus petit Une valve de commande à trois voies applique alternativement le fluide sous pression ou une détente de pressionau piston le plus gros Lorsque le piston le plus gros est placé sous pression, l'élément de valve du distributeur se déplace dans une direction, étant donné que lorsque des pressions identiques sont ap- pliquées aux deux pistons, la force exercée sur le pis- ton le plus gros dépasse celle exercée sur le piston le plus petit Lorsque la pression exercée sur le piston le plus gros est évacuée, la pression agissant sur le piston le plus petit ramène l'élément de valve dans sa position initiale. Un autre type de distributeur à tiroir utili une valve pilote à quatre voies et deux pistons possé- dant des tailles identiques La valve pilote met sous- pression un piston et détend la pression agissant sur l'autre de manière à déplacer l'élément de valve dans une direction ou sinon met sous pression l'autre piston et détend la pression agissant sur le premier de maniè- re à déplacer l'élément de base dans l'autre direction. Dans une autre version de ce type de distributeur, un seul piston est utilisé et la pression est alternative- ment appliquée et détendue sur ces faces opposées. Chacun de ces types connus de distributeurs présente des avantages et des inconvénients Le distri- buteur utilisant une valve de commande à trois voies et un ressort de rappel est d'une fabrication bon marché. Cependant, le ressort devient éventuellement défaillant par fatigue, en conséquence de quoi le distributeur est défaillant En outre, la force constante appliquée par le ressort rend le distributeur d'une utilisation peu pratique pour des pressions très basses. Un distributeur utilisant des pistons de tail- 2530 a 73 les différentes évite l'utilisation d'un ressort, mais est plus coûteux à fabriquer étant donné que la taille d'ensemble du distributeur peut être supérieure de-ma- nière à recevoir le piston possédant la plus grande taille Afin d'éviter d'utiliser un piston d'une taille plus importante, on peut utiliser au lieu du piston le plus gros deux pistons identiques montés en tandem Ce- pendant cette solution entraîne la dépense d'un piston supplémentaire, de segments d'étanchéité de piston et d'un orifice de désaération entre les pistons montés en tandem. L'utilisation d'un distributeur de commande à quatre voies évite également l'utilisation d'un ressort et permet l'emploi de deux pistons possédant des tailles identiques Cependant, il est d'une fabrication plus oné- reuse en raison de la complexité de la valve pilote et du circuit, qui lui est associé. Un but de la présente invention est de four- nir un distributeur à tiroir comportant un élément de val- ve possédant deux pistons de même taille, qui ne nécessi- te pas l'utilisation d'un ressort de rappel et peut être actionné par une valve pilote à trois voies Le distribu- teur conforme à la présente invention présente par consé- quent tous les avantages des distributeurs connus décrits ci-dessus et aucun des inconvénients de ces derniers - Urn caractéristique de l'invention implique une application continue d'une pression sur la face d'un pis- ton qui est dirige suivant une direction particulière et une détente continue de pression sur la face de l'autre piston qui est dirigée dansla même direction et à utiliser la valve de commande pour placer sous pression les autres faces des deux pistons de manière à déplacer l'élément de valve dans une direction, ou sinon, réaliser une détente de pression sur les faces des deux pistons de manière à déplacer l'élément-de valve dans l'autre direction. Un autre but-de l'invention est de fournir un te distributeur à tiroir dans lequel chaque-piston est équi- pé d'un organe d'étanchéité unidirectionnel dans lequel au- cun organe d'étanchéité n'est chargé en permanence. D'autres caractéristiqueset avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci- après prise en référence aux-dessins annexés, sur lesquels: -la figure 1 est une vue en coupe transversale schématique longitudinale d'un distributeur à tiroir con- forme à l'invention, sur laquelle l'élément de valve est placé dans l'une de ses positior extrêmes; et la figure 2 est une vue semblable à celle de la figure 1, dans laquelle l'élément de valve se situe dans l'autre de ses positions extrêmes. Le distributeur à tiroir choisi pour illustrer la présente invention comporte un corps de valve 10 possé- dant un perçage allongé 11 Le perçage 11 est fermé à une extrémité par une plaque d'extrémité 12 et à son autre ex- trémité par une plaque d'extrémité 13, ces plaques d'extré- mité étant montées sur le corps 10 d'une manière étanche aux fluides grâce à des dispositifs de fixation appropriés (non représentés) Dans cet exemple, le corps 10 comporte six orifices 14, 15, 16, 17, 18 et 19 ménagés dans la paroi la- térale du perçage il Six organes d'étanchéité tubulaires 20, 21 et 22 forméspar exemple par du caoutchouc ou une ma- tière plastique font saillie à l'intérieur du perçage 11, un organe d'étanchéité étant situé entre deux orifices successifs et un organe d'étanchéité 22 étant situé au-de- là de l'orifice 17. Les organes d'étanchéité 20, 21 et 22 sont main- tenus par des entretoises séparées (non représentées) et l'ensemble des joints d'étanchéité des entretoises est main- tenu en position à l'intérieur du perçage 11 par deux ba- gues à encliquetage brusque 23 logées dans deux renfonce- ments annulaires ménagés dans la paroi du perçage 11. L'orifice 18 ménagé dans le corps 10 permet l'établissement d'une connexion avec une source de flui- des sous pression tel que de l'air comprimé, et les ori- fices 14, 17 et 19 sont reliés à un espace à basse pres- sion, par exemple l'atmosphère, o le fluide dont l'écoulement est contrôlé est de l'air, ou bien un ré- servoir o le fluide est un liquide Les orifices 15 et 16 peuvent être raccordés à un dispositif de travail commandé par le distributeur à tiroir, comme par exem- ple les faces opposées d'un piston à l'intérieur d'un cylindre (non représenté). Un élément 26 du distributeur à tiroir, agencé de manière à glisser axialement à l'intérieur du tiroir 11, peut comporter deux pistons 27 et 28 d'un même diamètre, réunis par une tige 29 Les pistons 27 et 28 s' adaptent étroitement, mais avec possibilité de glissement, dans le perçage 11, et la tige 29 s'adapte étroitement, mais avec possibilité de glissement, dans les organes d'étanchéité 20-22, le contact entre la tige et les organes d'étanchéité s'effectuant d'une ma- nière étanche aux fluides La tige 29 comporte deux par- ties 30 de diamètre réduit espacées radialement vers l'intérieur par rapport aux organes d'étanchéité 20-22. L'élément 6 est déplaçable entre deux positions extré- mes représentées respectivement sur les figures 1 et 2. Dans la position représentée sur la figure 1, l'orifice de pression 18 est en communication avec L'orifice du dispositif de travail 16 par l'intermédiaire du perçage 11, et l'orifice de sortie 14 communique avec l'orifice 15 du dispositif de travail par l'intermédiaire du per- çage 11 Lorsque l'élément 26 se déplace dans la position représentée sur la figure 2, l'orifice de pression 18 com- munique avec l'orifice 15 du dispositif de travail,et l'ori- fice de sortie 17 communique avec l'orifice 16 du disposi- tif de travail. Le piston 27 définit, avec la plaque d'extré- mité 12, une chambre 33 à l'intérieur du perçage Il et ce même piston définit, avec l'organe d'étanchéité 20, une chambre annulaire 34 à l'intérieur du perçage 11. De façon similaire, le piston 28 définit, avec la plaque d'extrémité 13, une chambre 35 et ce même piston définit avec l'organe d'étanchéité 22, une chambre annulaire 36. Un passage longitudinal 37 ménagé dans le corps 10 est en communication permanente avec l'orifice de pression 18 par l'intermédiaire d'un passage de dérivation 38 et du perçage 11 A l'une de ses extrémités, le passage 37 débouche dans un passage 39 ménagé dans la plaque d'ex- trémité 13 et qui s'étend entre le passage 37 et la cham- bre 35 Par conséquent l'orifice de pression 18 est en communication permanente avec la chambre 65, et ce dans toutes les positions de l'élément de valve 26, par l'in- termédiaire du perçage 11 etdes passages 38, 37 et 39. La chambre 34 est en communication permanen- te avec un espace à basse pression (atmosphère ou un ré- servoir), dans toutes les positions de l'élément 26, par l'intermédiaire de l'orifice d'aération 19 On voit par conséquent qu'une pression élevée est appliquée en perma- nence sur une face du piston 28, c'est-à-dire la face de droite sur les dessins, et qu'une basse pression est appliquée en permanence à la place du piston 27, qui est tournée dans la même direction que ladite face du piston 28 Un passage longitudinal 40 s'étend depuis la chambre 36 jusqu'à un passage 41 ménagé dans la plaque d'extrémi- té 12 et qui à son tour débouche dans la chambre 33, ce qui établit une communication permanente entre les cham- bres 33 et 36, et ce dans toutes les positions de l'élé- ment 26. Le déplacement de l'élément 26 du distribu- teur à tiroir est commandé par une valve pilote électro- magnétique à trois voies 44 montée sur le corps 10 du dis- tributeur d'une manière étanche auxfluides Le corps de la valve 44 comporte un perçage intérieur 45 muni de trois orifices 46, 47 et 48 L'orifice 46 communique en perma- nence avec le passage 37 et par conséquent avec l'orifi- ce de pression 18; l'orifice 47 communique en permanence avec l'espace à basse pression (atmosphère ou réservoir); l'orifice 48 établit, en association avec un passage 49 ménagé dans le corps 10 et avec un passage 50 ménagé dans la plaque d'extrémité 12, une communication permanente en- tre le perçage 45 et la chambre 33. Un élément de la valve pilote, ou un induit 53, dont le déplacement est commandé par un déplacement 54, est déplaçable axialement à l'intérieur du perçage Lorsque le solénoïde est désexcité (figure 1), l'in- duit 53 est maintenu par un ressort (non représenté) dans sa position inférieure, dans laquelle il ferme l'orifice 46 et ouvre l'orifice 47 Par conséquent la chambre 33 est détendue par l'intermédiaire des passages 50, 49 et 48, le perçage 45 et l'orifice d'aération 47 Lorsque le solénoïde 54 est excité, l'induit 53 vient dans sa posi- tion supérieure (figure 2), dans laquelle il ferme l'ori- fice 47 et ouvre l'orifice 46 Il en résulte que la cham- bre 43 est placée sous pression à partir de l'orifice de pression 18 par l'intermédiaire du perçage 11, des passa- ges 38 et 37, du perçage 46, du perçage 45, de l'orifi- ce 48 et des passages 49 et 50 Lors de la désexcitation du solénoïde, le ressort ramène l'induit 53 dans sa po- sition inférieure (figure 1). Au cours du fonctionnement, lorsque le solé- noide 54 est désexcité, il existe une basse pression dans les chambres 33 et 36, étant donné que la chambre 36 est en communication permanente avec la chambre 33, et cette dernière communique avec l'orifice d'aération 47 de la valve pilote 44 Comme toujours, la même basse pres- sion est présente dans la chambre 34, mais la haute pres- sion arrivant par l'orifice 18 est présente, comme toujours, dans la chambre 35 Par conséquent, les basses pression ap- pliquées des deux côtés du piston 37 sont équilibrées,mais le déséquilibre des pressionssur les côtés opposés du pis- ton 28 entraîne l'apparition d'une force nette qui dépla- ce l'élément 26 vers la gauche dans sa position extrême re- présentée sur la figure 1 Lorsque le solénoïde 54 est ex- cité, le fluide à haute pression est introduit dans les chambres 33 et 36 étant donné que ces chambres sont rac- cordéesà l'orifice de pression 18 par l'intermédiaire de l'orifice 46 de la valve pilote Une basse pression conti- nue à être présente dans la chambre 34 et une pression éle- vée continue à être présente dans la chambre 35 Les pres- sions élevées situées des deux côtés du piston 38 sont équilibrées,mais le déséquilibre des pressions présentes sur les faces opposées du piston 27 entraîne l'apparition d'une force nette qui déplace l'élément 26 vers la droite dans sa position extrême représentée sur la figure 2. Les pistons 27 et 28 comportent des joints annulaires respectifs 55 et 56 qui sont chacun situé en- tre la paroi du piston et la paroi du perçage 11, qui sonten glissement relatif Les organes d'étanchéité 55 et 56 sont réalisés sous la forme de joints d'étanchéi- té en forme de coupellespossédant une section transver- sale en forme de U L'organe d'étanchéité 55 est agencé de telle sorte que le côté ouvert de la forme en U est tourné vers la chambre 33 et l'organe d'étanchéité 56 est agencé de manière que le côté ouvert de sa forme en U est tourné vers la chambre 35 En raison de sa forme, chaque organe-d'étanchéité a une action unidirectionnelle L'or- gane d'étanchéité 56 empêche une fuite de fluide depuis la chambre 33 vers la chambre 34, mais pas l'inverse, et l'organe d'étanchéité 56 empêche une fuite du liquide de- puis la chambre 35 en direction de la chambre 36, mais pas l'inverse On notera que l'organe d'étanchéité 56 est chargé, c'est-à-dire sert à empêcher une fuite du fluide lorsque le distributeur à tiroir est dans son état représenté sur la figure 1, mais dans cet état l'organe d'étanchéité 55 n'est pas chargé, c'est-à-dire qu'il n'exis- te aucune différence de pression entre les deux côtés de cet organe d'étanchéité Lorsque le distributeur est dans son état représenté sur la figure 2, l'organe d'étanchéi- té 56 n'est pas chargé et l'organe d'étanchéité 55 est chargé Par conséquent étant donné que chaque organe d'étanchéité est chargé uniquement une partie du temps pendant lequel le distributeur à tiroir est en fonction- nement, la durée de vie des organes d'étanchéité est pro- longée au-delà de la durée de vie d'un système de distri- buteur, dans lequel les organes d'étanchéité sont chargés en permanence La raison en est qu'un organe d'étanchéité chargé en permanence se déforme et s'use et par consé- quent perd son aptitude à réaliser l'étanchéité,plus rapi- dement qu'un organe d'étanchéité chargé de façon intermit- tente. Bien que l'élément 26 du distributeur à tiroir ait été décrit comme comportant des pistons 27 et 28 réunis par une tige 29, on notera que les deux pistons et la tige peuvent être formés par trois éléments non reliés entre eux. Sous le terme de "élément du distributeur à tiroir", il faut donc comprendre un ensemble de trois éléments réu- nis physiquement les uns aux autres, à savoir les pistons 27 et 28 et une tige disposée entre eux. La présente invention a été illustrée et décri- te uniquement en référence à une forme de réalisation pré- férée et à titre d'exemple et on comprendra par conséquent que l'on peut y apporter de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention, qui n'est pas limitée à une forme de réalisation spécifique. REVENDICATIONS 1 Distributeur à tiroir, caractérisé en ce qu'il comporte un corps ( 10) possédant un perçage allon- gé ( 11) et plusieurs orifices ( 14-19) ménagés dans ce corps sur toute la longueur du perçage et dont l'un ( 18) est un orifice de pression pouvant être raccordé à une source de fluide sous pression, un élément de valve ( 26) pouvant glisser longitudinalement à l'intérieur du perça- ge( 11) entre deux positions extrêmes pour réaliser la commande d'un écoulement de fluide entre lesdits orifices et comportant un premier et un second pistons ( 28,27) à ses extrémités respectives, des moyens ( 137,38) permet- tant d'appliquer en permanence unepression élevée du flui- de à une première face du premier piston ( 28), des moyens ( 40) pour appliquer en permanence une basse pression du fluide à une première face du second piston ( 27), qui est tournée daus la même direction que ladite première face du premier piston ( 28), et des moyens de commande ( 44) pour (I) appliquer simultanément une pression élevée du fluide à la seconde face de chacun desdits premier et se- cond pistons( 28,27) de manière à déplacer l'élément ( 26) du distributeur à tiroir dans l'une de ses positions ex- trêmes ou sinon (II) appliquer simultanément une basse pression à la seconde face de chacun desdits premier et second pistons( 28,29) de manière à déplacer l'élément ( 26) dans son autre position extrême. 2 Distributeur à tiroir selon la revendica- 1, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre ( 33,34; ,36) au voisinage de chaque face de chaque piston ( 27,28) et que les moyens ( 37, 38) servant à appliquer une pression élevée du fluide au premier piston ( 28) compren- nent un perçage ( 37) établissant une communication perma- nente entre l'orifice de pression ( 18) et'la chambre ( 35) adjacente à la première face dudit premier piston ( 28). 3 Distributeur à tiroir selon la revendica- ú 1 tion 2, caractérisé en ce que les moyens de commande ( 44) commandent l'écoulement du fluide entre l'orifice de pres- sion ( 18) et la chambre ( 33) adjacente à ladite seconde face du second piston ( 27) et qu'il est prévu un passage ( 40) établissant une communication permanente entre la chambre ( 33) adjacente à ladite seconde face du second piston ( 27) et la chambre ( 36) adjacente à ladite seconde face du premier piston ( 28). 4 Distributeur à tiroir selon la revendica- tion 3, caractérisé en ce que les moyens de commande ( 44) comprennent une valve de commande comportant un orifice ( 47) communiquantavec un espace à basse pression, un ori- fice ( 46) communiquant avec ledit orifice de pression ( 18) et un troisième orifice ( 48) communiquant avec la chambre ( 33) adjacente à ladite seconde face-du second piston ( 27), la valve de commande établissant alternative- ment une communication entre le troisième orifice ( 48) et l'espace à basse pression entre ce troisième orifice et l'orifice de pression ( 18). 5 Distributeur à tiroir selon la revendica- tion 4, caractérisé en ce que la valve de commande ( 44) est une valve à trois voiescomporant un induit ( 53) répon- dant à l'excitation fournie par un solénoïde ( 54). 6 Distributeur à tiroir selon la revendica- tion 3, caractérisé en ce que lesdits passages ( 37,40) sont situés à l'intérieur du corps ( 10) du distributeur. 7 Distributeur à tiroir selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que les premier et second pis- tons ( 28,27) possèdent une taille identique. 8 Distributeur à tiroir àselon la revendica- tion 1, caractérisé en ce qu'il comporte des joints d'étanchéité annulaires ( 55,56) entre chaque piston ( 27, 28) et la paroi du perçage ( 11) à l'intérieur duquel il se déplace, que chaque organe d'étanchéité est à action unidirectionnelle, ce qui empêche un écoulement du flui- de depuis la chambre adjacente à la face longitudinale extérieure du piston en direction de sa face longitudi- nale intérieure, et que ladite première face dudit pre- mier piston ( 28)est sa face longitudinale extérieure et que ladite première face dudit second piston ( 27) est sa face longitudinale intérieure.