Brevet FR2538863A1 — publié le 19840706

L'invention concerne un dispositif de sécurité pour vérins hydrauliques et elle a trait particulièrement à un circuit de détection et d'avertissement de surcharge séparés monté dans le vérin hydraulique pour assurer des opérations en toute sécurité. Comme les vérins hydrauliques sont largement utilisés dans des opérations de levage pour un travail mécanique ordinaire, la délibération d'une construction sûre de vérins hydrauliques est très difficile par rapport à la fois à la durée et à la propriété de la masse concernée. En conséquence, la structure des vérins hydrauliques classiques de classe supérieure actuels tient compte généralement du coefficient de sécurité de la paroi de cylindre d'huile en comportant une soupape de sûreté dans son conduit de haute pression de manière à empêcher le blocage définitif de la soupape de retenue du cylindre de haute pression (résultant de sa surcharge extérieure) dans le cas où un état de haute pression anormal se produit dans le cylindre de haute pression Dans cette condition, l'huile de fonctionnement hydraulique qui est pompée en permanence à partir de celui-ci et qui est comprimée dans le conduit de haute pression force la soupape de sûreté agencée pour avoir une faible résistance à 1 'inté- rieur à passer rapidement à l'état ouvert et à laisser retourner l'huile de fonctionnement hydraulique au cylindre de basse pression de manière à éviter l'accident de rupture du cylindre de haute pression résultant d'une augmentation incessante de la pression qui lui est appliquée. Cependant, meme avec le réglage de limite de sécurité indiqué sur le vérin hydraulique classique pour assurer des opérations sûres, l'utilisateur prend généralement le vérin hydraulique ayant une petite capacité pour exécuter l'opération de levage avec un facteur de surcharge supérieur.Le problème est que: 1) l'utilisateur ne peut pas évaluer exactement le poids de la charge; et 2) alors qu'unie condition de surcharge s'établit sur le vérin hydraulique, aucune indication dçavertissement ne peut etre connue de l'utilisateur.En outre, comme la soupape de sûreté mentionnée plus haut est généralement prévue à un endroit à l'extérieur du cylindre de haute pression, quand on augmente subitement la charge sur le vérin hydraulique (comme un travailleur monté lui--meme par hasard sur la pièce), une haute pression dangereuse est brusquement en augmentation dans le cylindre de haute -pression. Dans ce cash; non seulement on ne peut évacuer à l'extérieur la haute pression anormale, mais le travailleur opérant à l'endroit n'a aussi aucune idée de cette situation dangereuse. Pour surmonter les defauts des vérins hydrauliques mentionnés ci-dessus, la Demanderesse de la présente in vention a défini un "dispositif de détection de surcharge" et déposé une demande de brevet intitulée nOverload Detecting Device" le 17 Octobre 1981 à Taiwan qui a été accordée comme brevet de Modèle d'Utilité le 22 Juillet 1982 sous le nO 16450. La même demande de brevet a été également déposée le 6 Novembre 1981 aux Etats-Unis d'Amerique sous le nO de série 319382.Cependant, après avoir revu le fonctionnement pratique et avoir fait une autre étude sur l'invention mentionnée ci dessus, on s'est rendu compte que le "dispositif de détection de surcharge" ci-dessus défini techniquement avait une limite de performance,c'està-dire, qu'on ne pouvait-pas prévoir pour le vérin hydraulique des réglages de limite de charge séparés et multiples dans des opérations de détection et d'avertissement de surcharge. L'objet principal de l'invention est un dispositif de détection et d'avertissement de surcharge séparés pour des vérins hydrauliques comportant une unité de détection de charge linéaire directement adaptée à un circuit d'avertissement permettant de réaliser des fonctions séparées et multiples de réglage et d'avertissement de limite de charge pour étendre la limite de performance mentionnée plus haut et pour assurer des opérations en toute sécurité des vérins hydrauliques. Selon l'invention, cet objet et d'autres sont réalisés en prévoyant un exemple de réalisation préféré d'un dispositif de détection et d'avertissement de surcharge séparé s pour des vérins hydrauliques qui comprend un tuyau au de voie détournée de détection de charge relié pour communiquer avec le conduit de haute pression du vérin hydraulique, une unité de détection de charge linéaire.reliée directement au tuyau de voie détournée de détection de charge pour recevoir le signal de pression de celui-ci, un circuit d'avertissement comportant un dispositif de réglage de limite de charge multiple relié électriquement à l'unité de détection de charge linéaire, et un interrupteur de source d'alimentation placé dans un mouvement de couplage en haut avec la soupape de déclenchement du vérin hydraulique et relié électriquement au circuit dwaver tissement pour être automatiquement fermé et ouvert afin d'exciter et de désexciter le circuit d'avertissement en même temps que la fermeture et.l'ouverture de la soupape de déclenchement en réalisant des fonctions de contrôle de circuit, d'avertissement et de détection de surcharge pour assurer des opérations en toute sécurité. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mis en évidence dans la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: Figure 1 est une représentation de structure d'un exemple de réalisation préféré d'un dispositif de détection et d'avertissement de surcharge séparés pour des vérins hydrauliques selon l'invention; Figure 1A est une vue en coupe agrandie de l'unité de détection de charge linéaire représentée sur la Figure 1; Figure 2 est un schéma de circuit d'un dispositif de détection et d'avertissement de surcharge représenté sur la Figure 1; et La Fig. 3 (séparez en deux figures 3a et 3b pour plus de lisibilite) est un organigramme de fonctionnement de l'exemple de réalisation préféré d'un dispositif de détecv hydrauliques selon l'invention. On va se référer à la Figure 1 qui représente un exemple de réalisation préféré d'un dispositif de détection et d'avertissement de surcharge séparés pour des vérins hydrauliques comprenant en combinaison: un tuyau de voie détournée de détection de charge 12 relié pour communiquer avec le conduit de haute pression 11 du vérin hydraulique 10; une unité de détection de charge linéaire 20 reliée directement au tuyau de voie détournée de détection de charge 12 pour recevoir le signal de pression de celui-ci.; un circuit d'avertissement 30 comportant à l'in térieur un moyen de réglage de limite de charge multiple relié électriquement à l'unité de détection de charge linéaire 20; et un interrupteur d'alimentation SW1 placé dans un mouvement de couplage vers le haut avec la soupape de déclenchement 18 du vérin hydraulique 10 et relié électriquement au circuit d'avertissement 30 pour commander automatiquement l"'arrêt" et la "marche" de l'alimentation de fonctionnement du circuit d'avertissement 30 en même temps que la fermeture et l'ouverture de la soupape de déclenchement 18. Comme le montre la Figure 1A, la structure de l'unité de détection de charge linéaire 20 comprend: un carter 210 logé par un bâti de support extérieur 250 avec une tete de connexion 211 s'étendant à l'extérieur du bâ- ti de support 250 à l'extrémité avant du carter 210; un conduit d'huile 212 placé dans la tête de connexion 211 pour le mettre en communication avec une chambre de soupape 213 formée à l'intérieur; un joint d'étanchéité à l'huile dynamique 222 prévu à en endroit convenable dans le conduit d'huile 212; un joint a-. rivets 214 fixé à l'extrémité arrière du carter 2102 un dispositif à piston 220 comportant une tige centrale 223 disposée de façon mobile dans le carter 210; un ressort de pression 230 placé à l'intérieur de la partie arrière du dispositif à piston 220, une plaque de recouvrement 240 rivée au joint à rivets 214 à l'extrémité arrière du dispositif à piston 220 par l'intermédiaire de la tige centrale de piston 223; une crémaillère de secteur denté 260 mise en contact de façon mobile avec l'extrémité supérieure de la tige ces trale 223 à un endroit convenable de la tige de crémail1ère et reliée de façon pivotante au bati.de support 250 à une extrémité pour être commandée par la tige centrale 223 dans son mouvement de montée et de descente; et une résistance variable 270 comportant un axe tournant denté 271 adapté à un ressort de rappel 280 et fixé sur le bâti de support 250, la partie dentée de l'axe tournant 271 s'engrenant avec les dents de la crémaillère de sectes denté 260 pour effectuer ainsi un mouvement de couplage vers le haut. La Figure 2 est une représentation schématique du circuit d'avertissement 30 dans lequel une source d'alimentation en courant continu 31 associée à l'interrupteur d'alimentation SWl, qui est placé dans un mouvement de couplage vers le haut avec la soupape de déclenchement 18 (comme on l'a représenté sur la Figure 1), est prévue pour alimenter le circuit d'avertissement 30, un circuit indicateur 32 avec une diode électroluminescente LED1 connectée à la source d'alimentation en courant continu 31, un premier multivibrateur OSC1 relié électriquement au circuit indicateur 32, un second multivibrateur OSC2 relié au premier multivibrateur OSC1 pour multiplier le signal de sortie de ce dernier multivibrateur OSC1 et l'envoyer à un dispositif avertisseur 33 auquel il est relié pour produire ainsi le son d'avertissement, et un circuit de réglage de limite et de comparaison 34 associé à Sa résistance variable 270 reliée à la borne d'entrée du second multivibrateur OSC2 pour fournir le signal de commande destiné au dispositif avertisseur 33. Le circuit de régla ge de limite et de comparaison 34 comprend un commutateur sélectif SW2 adapté fonctionnellement à des réglages multiples de tension comme on l'a représenté sur la figure pour effectuer une pré sélection de sa tension limite, une diode électroluminescente LED2 qui lui est connectée pour indiquer 1' état normal du commutateur sélectif SW2, une diode électroluminescente LED3 connectée à la résistance variable 270 pour indiquer l'état normal de la résistance variable 270, et un comparateur qui lui est relié.De plus, le commutateur 5W3 est généralement réglé à la tension de réglage RS pour détecter et comparer- auto- matiquement ses tensions. Dans un état normal, quand la tension détectée est supérieure ou égale à la tension limite de réglage, des signaux de commande sont produits dans le second multivibrateur OSC2, ainsi que les signaux venant du premier multivibrateur OSC1, qui sont multipliés par le multivibrateur OSC2, et envoyés au dispositif avertisseur 33 pour produire ainsi un son d'avertissement. ( Le circuit d'avertissement décrit ci-dessus peut également être monté en haut du manchon de balancier 13 du vérin hydraulique 10 ou à un autre endroit convenable de celui-ci en étant protégé par un carter extérieur.) Si l1on se réfère aux Figures 1, 2 et 3, on voit que l'exemple de réalisation préféré de l'invention fonctionne comme suit: Avant de commencer une opération de levage de charge, on tourne précisément pour fermer la soupape de déclen- chement 18, ce qui fait tourner l'interrupteur d'alimentation SW1 jusqu'à la position "MARCHE" par le mouvement de couplage vers le haut, et permet de faire passer un courant dans le circuit d'avertissement 30.A ce moment, le premier multivibrateur OSC1 est excité pour appliquer des signaux de commande à l'unité d'indication 32, ce qui permet à la diode LED1 de commencer à scintiller de manière à indiquer que la source d'alimentation et le multivibrateur OSC1 sont dans un état normal.Simultanément, quand le commutateur sélectif SW2 est normalement réglé à une tension de détection automatique à partir de l'unité de détection de charge.20 qui est égale à la tension limite (c'est-à-dire la tension de réglage RS de détection et d'avertissement automatique), le circuit de réglage de limite et de comparaison 34 produit des signaux de commande et les envoi t dans le multivibrateur OSC2 pour fournir un signal de sortie multiplié au dispositif avertisseur 33 en y produisant le hurlement en haute fréquence qui indique l'état normal de son circuit d'avertissement.. Si aucun son d'avertissement n'est produit par le dispositif avertisseur 33, cela indique que le circuit d'avertissement est en panne.Dans ce cas, l'utilisateur doit opérer un tour pour ouvrir la soupape de déclenchement 18, qui ouvre automatiquement l'interrupteur d'alimentation SW1, et doit. abandonner le vérin hydraulique défectueux 10 pour des raisons de sécurité. Si le circuit d'avertissement est dans un état normal, l'utilisateur commence à régler la tension limite en tournant le commutateur sélectif SW2 jusqu'à la position voulue conformément aux exigences pratIques pour une opération de levage. Dans une certaine situation spécifique, on doit tenir compte pour effectuer un réglage de tension limite qu'un élément de support 50 supplémentaire (comme on l'a représenté sur la Figure 1) soit placé en haut de la barre centrale du vérin hydraulique 10. Il en résulte que la capacité en charge du vérin hydraulique 10 sera affectée.Pour cette raison, on doit régler la charge de sécurité du vérin 10 en association avec l'élément de support supplémentaire 50. Selon l'exemple de réalisation préféré de l'invention, une fois qu'on a réglé la tension limite de charge dans le circuit.deaver- tissement 30 en réglant le commutateur sélectif SW2 à la valeur de réglage voulue telle que "1 tonne", "2 tonne", " 3 tonne", etc. (comme on l'a représenté sur la Figure 2), le circuit de réglage limite et de comparaison 34 cesse de délivrer des signaux de commande au multivibrateur OSC2, de sorte que le multivibrateur OSC2 est invalidé pour la multiplication du signal de sortie provenant du multivibrateur OSC1, et le dispositif avertisseur 33 arrête immédiatement d'hurler. Dans cette condition, son circuit d'avertissement de surcharge est dans un état normal, et l'utilisateur peut commencer d'une manière sûre à utiliser le vérin 10. En basculant la poignée 40, il commence une opération de levage au moyendu dispositif de pompage 15, du cylindre de basse pression 16 et du cylindre de haute pression 17. A ce moments l'unité de détection de charge linéaire 20 est maintenue dans un état de detection de l'état de charge du vérin 10 par l'intermédiaire du tuyau de voie détournée de détection de charge 12, qui re çoit en permanence le signal de pres-sion du cylindre de haute pression 17 (ou du conduit 11). ( Tant qu'aucun son d'avertissement n'est produit par le dispositif avertisseur 33 pendant une opération de levage, la sécurité est assurée).Comme le montrent les Figures 1 et lA, quand le vérin 10 est actionné pour lever la charge, un signal de haute pression én provenance du tuyau de voie détournée de détection de charge 12 est envoyé à l'unité de détection de charge linéaire 20 par l'actionnement du dispositif à piston 20, de sorte que la tige centrale de piston 223 déplace avec force à son tour la crémaillère de secteur denté 260 qui commande elle-même la résistance variable 270 pour qu'elle fasse le meme tour, d'où il résulte la production par celle-ci d'un signal de réaction linéaire. Si le vérin 10 est surchargé, la tension de signal de réac- tion provenant de la resistance variable 270 est supérieure ou égale à la tension limite présélectionnée du circuit de réglage limite et de comparaison 34; par conséquent, un signal de commande provenant du circuit 34 est envoyé dans le multivibrateur OSC2, ainsi que le signal de sortie du multivibrateur OSC1, pour etre multiplié et appliqué au dispositif avertisseur 33 en y- produisant le hurlement en haute fréquence de manière à avertir l'utilisateur que le vérin hydraulique 10 est surchargé, et une action imme- diate doit être prise soit pour arrêter d'utiliser le vérin 10 soit pour réduire sa charge pour s'assurer d'opéra tions sures.Quand l'opération de levage est terminée, l'utilisateur effectue simplement un tour pour ouvrir la soupape de déclenchement 18 qui à son tour ouvre automatiquement ltinterrupteur d'alimentation SW1 par un mouvement de couplage vers le haut, le circuit d'avertissement 30 s'arrête immédiatement de fonctionner et, en même temps, quand son huile de fonctionnement hydraulique retourne par l'ouverture de la soupape de déclenchement 18, la crémaillère de secteur denté 260 et la résistance variable 270 retournent également à leurs positions initiales par l'action du ressort de rappel 280. De plus, pour faciliter l'opération de levage suivante, l'utilisateur doit régler le commutateur sélectif 5W2 à la position de tension de détection automatique RS pour exécuter ensuite le contrôle d'avertissement. L'exemple de réalisation préféré de l'invention a une structure simple et un fonctionnement commode; non seulement la conception du point de vue sécurité est parfaite avec des.réglages de charge limite multiples et une fonction d'auto-détection, mais également la structure est facile à installer et économique dans sa fabrication. Bien qu'on ait décrit et représenté un exemple de réalisation préféré de l'invention, on remarquera que de nombreux changements et modifications peuvent etre faits sans sortir pour autant du cadre de l'invention telle que définie dans les revendications jointes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection et d'avertissement de surcharge séparés pour vérins hydrauliques comportant généralement un conduit de haute pression relié pour commu- niquer avec un cylindre de haute pression (17), un dispositif de pompage adapté au conduit de haute pression, une soupape de déclenchement (lss) couplée pour établir une communication entre le conduit de haute pression &commat;t et un cylindre de basse pression (16), et un balancier relié de façon mobile au dispositif de pompage pour effectuer des opérations de levage, caractérisé en ce qu'il comprend: un tuyau de voie détournée de détection de charge (12) couplé pour communiquer avec le conduit de haute pression (11) du vérin hydraulique (lo) et pour transférer le signal de pression en provenance de celui ci; une unité de détection de charge linéaire (20) reliée directement au tuyau de voie détournée de détection de charge (12) pour recevoir son signal de pression et pour le convertir en une tension électrique de signal de sortie; un circuit d'avertissement (3Q) comportant des moyens de réglage de tension multiples couplés électriquement à l'unité de détection de charge linéaire pour effectuer des fonctions d'avertissement en association avec la tension électrique ainsi réglée; et un interrupteur d'alimentation (SW1) connecté électriquement au circuit d'avertissement et disposé mécaniquement dans un mouvement de couplage vers le haut avec la soupape de déclenchement (18) du vérin hydraulique pour etre automatiquement fermé et ouvert en meme temps que la soupape de déclenchement est fermée et ouverte de manière à exciter et désexciter le circuit d'avertissement afin de réaliser avec celui-ci des fonctions de contrôle de circuit et d'avertissement de surcharge. 2. Dispositif de détection et d'avertissement de surcharge séparés pour vérins hydrauliques selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de détection de charge linéaire (20) comprend: un bâti de support extérieur (250); un carter (210) comportant une tête de connexion (211) s'étendant à l'extrémité avant placée dans le bâti de support extérieur pour entre en communication avec le tuyau de voie détournée (12); un conduit d'huile (212) placé dans la tête de connexion pour entre en communication avec une chambre de soupape (213) formée dans le carter; un joint d'étanchéité à l'huile dynamique (222) prévu a un emplacement convenable dans le conduit d'huile; un dispositif à piston (220) placé dans le carter, sa tige de piston (223) étant reliée de façon mobile par une extrémité à la chambre de soupape; un ressort de pression (230) couplé au dispositif à piston; une plaque de recouvrement (240) fixée à l'arrière du carter en adaptant de façon mo bile l'autre extrémité de la tige de piston dans la partie médiane; une crémaillère de secteur denté (260) comportant une partie dentée de la partie de secteur fixée de façon pivotante sur le bâti de support extérieur à une extrémité, la tige de secteur étant en contact de façon mobile avec le haut de la tige de piston; et une résistance variable (270) comportant un axe tournant denté (271) et un ressort de rappel (280) adapté à celui-ci et fixé sur le bati de support extérieur, l'axe tournant denté s'engrenant avec la partie dentée de la crémaillère de secteur denté en effectuant un mouvement de couplage vers le haut avec le mouvement du dispositif à piston au moyen du signal de pression venant de son tuyau de voie détournee o 3.Dispositif de détection et d'avertissement de surcharge séparés pour vérins hydrauliques selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit d'avertisse- ment (30) comprend une source dealimentation en courant continu (31) associée à l'interrupteur d'alimentation (si1); un circuit indicateur (32) couplé à la source d'alimentation en courant continu pour signaler l'état du circuit d'alimentation; un premier multivibrateur (OSC1) connecté électriquement au circuit indicateur pour commander les opérations d'indication, un second multivibrateur (OSC2) couplé électriquement au premier multivibrateur pour produire des signaux multipliés en provenance de celui-ci; un circuit de réglage de tension limite et de comparaison (34) connecté électriquement à la source d'alimentation et au second multivibrateur pour fournir au second multivibrateur une tension limite donnée et pour comparer ses signaux; et un dispositif avertisseur (33) couplé électriquement au second multivibrateur et à la source d'alimentation pour produire un son d'avertissement par des signaux fournis par le second multivibrateur en effectuant ainsi des fonctions d'avertissement. 4. Dispositif de détection et d'avertissement de surcharge séparés pour vérins hydrauliques selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit de réglage de tension limite et de comparaison (34) comprend en outre: un ensemble d'indicateurs (LED1,LED2,LED3) connecté ëlec- triquement à la source d'alimentation pour indiquer l'état normal du circuit; un commutateur sélectif (sw2) oompor- tant un ensemble de moyens de réglage de tension couplés électriquement à la source d'alimentation et au second multivibrateur (OSC2) pour présélectionner la tension limite conformément aux exigences d'opérations de levage de char ge; et un comparateur couplé électriquement au commutateur sélectif, à la résistance variable et au second multivibrateur pour comparer sa tension et fournir des signaux de commande au second multivibrateur pour effectuer ainsi des fonctions d'avertissement sûres. 5. Dispositif de détection et d'avertissement de surcharge séparés pour vérins hydrauliques selon la reven dication 4, caractérisé en ce que le commutateur sélectif (SW2) comprend un dispositif de réglage de tension de détection automatique dont la valeur de tension, quand il est excité , est égale à celle renvoyée par l'unité de détection de charge linéaire (20) de celui-ci quand aucune charge n'est présente sur le vérin hydraulique (îo) de manière à indiquer l'état normal du circuit d'avertissement (30). 6. Dispositif de détection et d'avertissement de surcharge séparés pour vérins hydrauliques selon la reven dication 4, caractérisé en ce que les indicateurs (LED1, LED2, LED3) comprennent un ensemble de diodes électroluminescentes respectivement connectées aux circuit s des réglages de tension et à la résistance variable (270) pour indiquer l'état normal des circuits séparés des réglages de tension et de la résistance variable pendant des opérations de levage.