Brevet FR2536491A1 — publié le 19840525

DISPOSITIF DISTRIBUTEUR DE FLUIDE ET POMPE COMPORTANT UN TEL DISTRIBUTEUR La présente invention concerne un dispositif de distribution de fluide, du type des distributeurs hydrauliques ou pneumatiques qui servent à la commande de mouvements alternatifs de pièces mécaniques. Dans ce cadre, une des applications les plus intéressantes de ce genre de distributeurs en général, et du dispositif de l'invention en particulier, concerne la commande des pistons, comme ceux des pompes pneumatiques Selon l'état connu de la technique en la matière, le dispositif de distribution de fluide selon l'invention comporte un tiroir mobile longitudinalement dans un manchon fixe, avec lequel il définit deux circuits de mise en communication d'un conduit d'arrivée de fluide alternativement avec respectivement deux conduits de sortie de fluide. La difficulté que - l'invention cherche à résoudre, est de réaliser la commutation d'un circuit à l'autre avec précision et rapidité, sans temps mort, ce à quoi elle parvient sous une forme de construction qui présente en outre l'avantage de se prêter à merveIlle aux impératifs de miniaturisation de l'époque actuelle, la course du tiroir pouvant être extrêmement courte par comparaison avec les dispositifs distributeurs de fluide antérieurement connus. Le dispositif selon l'invention se caractérise en ce qu'il comporte un élément d'étanchéité annulaire, mobile avec le tiroir devant une fente annulaire d'admission radiale du fluide à travers le manchon fixe, et assurant par son contact avec ce manchon alternativement d'un côté et de l'autre de ladite fente, la séparation entre les deux circuits. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, l'élément d'étanchéité est un joint torique monté dans une gorge annulaire creusée autour du tiroir, de sorte que le contact avec le manchon fixe se réalise sensiblement le long d'une génératrice circulaire du joint qui passe d'un coté à l'autre de la fente La fente d'admission peut être avantageusement ménagée entre deux - bagues annulaires montées par frettage dans le corps du distributeur, dans le prolongement longitudinal l'une de l'autre, qui constituent ensemble ledit manchon fixe du distributeur, et délimitent également une chambre annulaire d'alimentation de la fente, en communication avec le conduit d'arrivée de fluide. D'autres particularités du dispositif de l'invention, même Si certaines sont en elles-mêmes connues dans d'autres dispositifs de distribution de fluide, se conjuguent avantageusement avec les caractéristiques déjà signalées. Il en est ainsi notamment de celles qui concernent l'intégration du dispositif dans des appareils plus complexes, moteurs ou pompes par exemple, où le dispositif de distribution sert à entrainer un piston à déplacement alternatif entre deux positions extrêmes opposées. L'invention sera de toutes manières mieux comprise à la lecture de la description qui suit et qui concerne un mode de réalisation particulier, nullement limitatif, d'un dispositif de distribution de fluide utilisé en commande du piston moteur d'une pompe pneumatique, l'ensemble étant schématisé en coupe longitudinale sur la figure jointe. Dans le dispositif décrit à titre d'exemple, on trouve deux parties mobiles, à la fois par rapport à un corps fixe 3 et l'une par rapport à l'autre. Ces parties mobiles sont de géométrie à section circulaire autour d'un axe central. Elles constituent le tiroir 1 du distributeur et le piston 2 du moteur et de la pompe. L'ensemble présente un plan de symétrie médian perpendiculaire à l'axe central. La partie mobile qui forme le tiroir 1 du distributeur, est disposée à ltextérieur coaxialement à l'axe 12 du piston de la pompe. Ce tiroir 1 coulisse longitudinalement dans un manchon fixe du distributeur, lequel manchon est en fait constitué par deux bagues distinctes 4 et 5, disposées longitudinalement dans le prolongement l'une de l'autre, et montées par frettage dans le corps 3 qui est le corps du distributeur en même temps que celui du moteur de la pompe. Sur le pourtour du tiroir 1, dans sa partie médiane, il est creusé une gorge annulaire 6, de section carrée ou rectangulaire, dans laquelle est monté un joint torique 7, en matériau élastique, qui est en contact étanche avec le manchon fixe. La course du tiroir 1 est limitée à deUx positions extrêmes opposées par la butée de sièges 8 et 9, sur des épaulements annulaires 10 et 11 du corps 3, et sur les extrémités respectives des bagues 4 et 5. Les sièges 8 et 9 interviennent comme sièges de clapet dans le fonctionnement du moteur. Ils sont formés par des anneaux plats en matériau élastique, montés aux extrémités du tiroir 1, en butée sur des anneaux rigides 14 et 15 fixés par clavette au tiroir 1. Leur élasticité est suffisante pour permettre le franchissement du point mort en fin de course du mouvement alternatif. L'axe central 12 forme le piston avec deux plateaux 16 et 17, fixés sur lui par des boulons 18 et 19, vissés à ses extrémités. Les plateaux 16 et 17 ferment respectivement deux chambres 20 et 21 de capacité variable, ménagées à l'intérieur du corps 3. L'étanchéité vis-à-vis de l'extérieur est assurée par des joints. toriques 22 et 23, en contact avec des bagues anti friction 24 et 25, montées par frettage à l'intérieur d'extrémités cylindriques du corps 3. La course du piston 2 dans son ensemble est limitée, par rapport au tiroir 1, par la butée des plateaux respectivement sur chacune des deux extrémités du tiroir. Tel qu'il est représenté sur la figure, le piston est dans sa position extrême haute e le plateau inférieur 17 est en butée sur le tiroir, qui est luimême en butée sur le corps 3 par le siège 9 Le piston est par ailleurs soumis aux sollicitations de deux ressorts antagonistes 26 et 27, ressorts hélicoldaux montés autour de l'axe 12 dans des alésages du tiroir 1, et se comprimant élastiquement entre respectivement les plateaux 16 et 17 et la partie médiane du tiroir. Pour en revenir à la description de la partie distributeur de l'ensemble représenté, il convient de remarquer l'espace annulaire 28 qui est formé entre le tiroir 1 et le manchon constitué par les bagues frettées 4 et 5, et qui s'étend en direction longitudinale de part et d'autre de la gorge 6, recevant le joint 7, jusqu'à des canaux 30 et 31, percés radialement dans le tiroir 1. Ces canaux débouchent respectivement à l'extrémité interne des alésages du tiroir, dans les espaces annulaires 32 et 33 laissés entre le tiroir et l'axe central 12, qui débouchent à l'extrémité externe, respectivement dans chacune des chambres 20 et 21. On voit ainsi qu'à partir du joint 7, il est défini deux circuits de fluide séparés par cet élément, passant respectivement par les chambres 20 et 21, et se terminant, l'un après la chambre 20 par une conduite de sortie 34, lorsque le tiroir est dans sa position haute sur la figure, comme représenté, l'autre symétriquement par la conduite de sortie 359 quand cette dernière est mise en communication avec la chambre 21 par le tiroir en position basse. Entre l'axe du piston 12 et le tiroir 1, dans la partie médiane du dispositif où ils sont en liaison coulissante ltun dans l'autre, un joint annulaire 29 assure la division étanche entre les deux chambres des circuits de fluide. Les deux circuits sont alimentés alternativement suivant la position du tiroir, a' partir d'une conduite d'arrivée unique 36, ménagée à travers le corps 3 , et axée radialement dans le plan de symétrie de l'ensemble. A cet effet, une fente 37, très fine mais continue, est formée à travers le manchon fixe du distributeur, dans le plan de symétrie, face à la gorge 6 du tiroir, par un intervalle laissé libre entre les deux bagues 4 et 5. Celles-ci sont d'autre part chanfreinées du côté extérieur, de sorte qu'elles délimitent une chambre annulaire 38 en communication avec le conduit d'arrivée 36. La fente 37 assure ainsi l'admission du fluide radialement tout autour du tiroir. La course du tiroir correspond sensiblement à la largeur de la gorge 6, soit en général quelques dizièmes de millimètres. La finesse de la fente 37, l'injection radiale de fluide qu'elle assure, sur une ligne continue tout autour du tiroir 1, la forme et la disposition du joint 7 constituant l'élément d'étanchéité, assurent ensemble un fonctionnement sûr et précis du distributeur, pour une course très courte du tiroir. Quand le tiroir est sollicité pour quitter l'une de ses positions extrêmes, par exemple celle de la figure, le passage du joint 7 sur la fente 37 détermine, à lui seul et d'un seul coup, la fermeture du circuit de la chambre précédemment alimentée et 11 ouverture de l'autre, par rapport au conduit d'arrivée. Ce changement est d'autant plus rapide que le joint se déplace légèrement dans sa gorge 6, en venant se plaquer sur la face opposée de cellewei, sous la pression du fluide. Le déplacement du tiroir intervient, par exemple à partir de sa position haute sur la figure, lorsque la pression du fluide emplissant la chambre inférieure 21, fermée du coté de la sortie au niveau du siège 9, a repoussé le plateau inférieur 17 jusqu'au point où l'autre plateau 16, entraidé avec lui, vient en butée sur l'extrémité correspondante du tiroir, et pousse sur lui. Le meme déplacement du tiroir entraîne la fermeture de la chambre supérieure 20 qui a fini de se vider, tandis que la chambre inférieure 21 s'ouvre sur la conduite de sortie 35 alors qu'elle est à son volume maximal. Au moment où le piston change de sens dans son mouvement alternatif, les butées élastiques constitué par les sièges 8 et 9 apportent un retard qui assure le franchissement du point mort. Le rôle du distributeur à tiroir sur l'entraînement du piston dans un déplacement alternatif est donc clair de ce qui précède. L'ensemble procure un mouvement moteur par lequel le piston peut commander toutes sortes d'appareils, suivant les applications. La transmission peut être mécanique, si les organes entraînés sont vissés sur les plateaux à la place des boulons 18 et 19. Dans le cas de la pompe envisagée ici comme application particulière, le piston moteur constitue également le piston de la pompe, actif en aspiration et refoulement par les faces externes des plateaux 16 et 17, le corps de la pompe étant vissé sur les extrémités opposées du corps 3. Naturellement, l'invention n'est en rien limitée aux détails de la description donnée à titre d'exemple. Elle en englobe, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif distributeur de fluide, comportant un tiroir (1) mobile longitudinalement dans un manchon fixe, avec lequel il définit deux circuits de mise en communication d'un conduit d'arrivée de fluide (36) alternativement avec respectivement deux conduits de sortie de fluide (34, 35), caractérisé ce qu'il comporte un élément d'étanchéité annulaire (7), mobile avec le tiroir (1), devant une fente annulaire (37) d'admission radiale du fluide à travers le manchon fixe, et assurant par son contact avec ce manchon, alternativement d'un côté et de l'autre de ladite fente, la séparation -entre les deux circuits. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité est un joint torique (7) monté dans une gorge annulaire (6), creusée autour du tiroir (1). 3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le manchon fixe est constitué par deux bagues annulaires (4, 5), montées par frettage dans le corps du distributeur, dans le prolongement longitudinal l'une de l'autre, avec entre elles un intervalle formant ladite fente (37). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux bagues délimitent également entre elles une chambre annulaire (38) d'alimentation de la fente (37), en communication avec le conduit d'arrivée de fluide (36). 5. Moteur alternatif comportant un dispositif distributeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce outil comporte, sur chacun desdits circuits, une chambre à capacité variable (20, 21) dont la communication avec le conduit de sortie correspondant (34, 35) est commandée par les déplacements du tiroir (1). 6. Moteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites chambres (20, 21) sont limitées par des plateaux (16, 17), liés ensemble par un axe de piston (12) traversant axialement le tiroir de manière étanche. 7. Moteur selon la revendication 5 ou 6, comportant un dispositif distributeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la course du tiroir est sensiblement égale à la largeur de la gorge (6).