Brevet FR2562963A1 — publié le 19851018

AMPLIFICATEUR DE PRESSION HYDRAULIQUE A SURVEILLANCE ATOMATIQUE, L'invention se rapporte au domaine des dispositifs actionnés par pression de fluide, notamment des outils, vérins, moteurs, etc. à fonctionnement hydraulique. Elle vise plus particulièrement un dispositif servant à amplifier localement une pression hydraulique de façon qu'il ne soit pas nécessaire de maintenir la totalité d'un système à une haute pression dont on n'a seulement besoin qu'au point de fonctionnement d'un mécanisme à fluide sous pression. Dans beauccup d'applications des mécanismes actionnés par pression de fluide, il est nécessaire d'appliquer une pression relativement faible pendant une partie du fonctionnement et une pression relativement élevée pendant un temps plus réduit, au cours de ce fonctionnement. On peut tirer la pression relativement élevée soit d'une source de pression séparée, en maintenant alors tout le système à la pression la plus élevée, soit au moyen d'un amplificateur de pression qui n'agit que lorsqu'on a besoin de la pression supérieure. De façon générale, il existe une tendance à accroître les pressions de fluide utilisées pour actionner divers types de mécanismes tels que des cylindres ou moteurs hydrauliques.Cela peut aboutir à des composants moins encombrants pour un système donné, avec éventuellement une plus petite réserve de fluide, mais cela peut aussi conduire à des composants plus délicats, donc plus difficiles et plus coûteux à fabriquer et nécessitant un entretien de haute qualité. Bien que l'on puisse trouver des composants de plus en plus perfectionnés, tels que des valves et des pompes à plusieurs étages qui puissent être utilisés à ces hautes pressions, il existe des équipements normalisés qui ne peuvent pas supporter des pressions supérieures à environ 1,4 107 Pa par exemple, comme les pompes à engrenages à un seul étage. Pour les installations où il est désirable d'avoir un grand débit volumétrique de fluide à basse pression aux stades initiaux du mouvement et ensuite, à mesure que la charge augmente, de disposer d'un fluide à pression plus élevée qui puisse être utilisé à un moindre débit volumétrique, on utilise divers types d'amplificateurs de pression, comme accessoires, dans un système hydraulique de base qui nécessite des composants spécialisés et coûteux dans sa partie à haute pression, Généralement, de tels systèmes mixtes ne se sont pas révélés très satisfaisants et souvent, après une transformation partielle, le propriétaire d'un système conclut qu'il serait préférable d'adopter un système complet à haute pression malgré les inconvénients décrits ci-dessus.On a donc besoin de meilleurs moyens permettant d'utiliser une pression relativement basse dans la totalité d'un système sauf au point proprement dit de consommation de pression, éliminant ainsi la nécessité de vannes et de raccords à haute pression entre l'amplificateur et l'appareil de consommation et permettant l'utilisation de composants comparables ou même inférieurs, par leur grandeur, à ceux que l'on utilise dans les systèmes à haute pression. Dans le même ordre d'idées, un amplificateur de pression doit être à surveillance automatique, c'està-dire n'être actionné que lorsque la haute pression est nécessaire et permettre un écoulement libre sous une pression inférieure (non amplifiée) quand la haute pression n'est pas demandée. Ainsi, l'invention a pour objet un amplificateur de pression de fluide intégré à surveillance automatique qui soit moins encombrant que les systèmes existants et qui puisse être monté à proximité immédiate du meca- nisme actionné par fluide, de manière à éliminer le besoin de pièces à haute pression entre l'amplificateur et le mécanisme. L'invention présente un tel amplificateur dans lequel l'écoulement total de fluide soit disponible sans obstruction pour alimenter un mécanisme lorsque la pression amplifiée n'est pas nécessaire, mais qui fournisse automatiquement une pression supérieure lorsque le mécanisme le nécessite. Suivant une particularité de l'invention, cet amplificateur de pression hydraulique à surveillance automatique comprend 1) un corps regroupant - deux clapets anti-retour disposés à l'entrée de l'amplificateur - une soupape de pression tarée intercalée entre ces clapets - deux clapets susceptibles de relier chacun deux chambres hydrauliques - et un sélecteur de circuit disposé à la sortie de l'amplificateur ; 2) un piston à deux étages symétriques se déplaçant dans ce corps et regroupant notamment à l'intérieur de logements appropriés - deux clapets pilotés - et une bille centrale soumise à l'action de deux ressorts axiaux en appui sur deux poussoirs axiaux respectifs en butée eux-mêmes sur le corps ; et 3) un volume de balayage formé entre ce corps et ce piston, et constitué par - deux paires symétriques de chambres de sections droites distinctes, situées aux extrémités du pis ton et dont les chambres respectives sont reliées par les deux clapets du corps cités ci-dessus - et deux gorges ménagées sur la surface latérale du piston et dans le corps pour les relier hydrauli quement entre eux. Cette particularité de l'invention caractérise un amplificateur de pression hydraulique à surveillance automatique conçu pour être fixé sans modification du circuit hydraulique général, directement à l'extrémité d'un actionneur hydraulique, par exemple un vérin effectuant une course relativement longue sur laquelle il rencontre peu de résistance, par exemple pour assurer un effort de bridage, mais rencontrant une grande résistance et nécessitant une haute pression uniquement vers la fin de la course. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préférentiel, donnée à titre d'exemple non limitatif en référence à la figure unique annexée qui représente schématiquement un amplificateur de pression hydraulique à surveillance automatique, conforme à l'invention. Sur cette figure apparaît un amplificateur hydraulique composé d'un corps 1, d'un piston 2 à deux étages symétriques, coulissant dans ce corps, et d'un volume de balayage 3 formé entre ce corps et ce piston. Cet amplificateur est monté directement à l'extrémité d'un actionneur V tel qu'un vérin ou moteur hydrauligue, entre un générateur de pression P tel qu'une pompe à engrenages à moteur, et ce dernier. Ce corps d'amplificateur 1 regroupe notamment - deux clapets anti-retour 11, 12 disposés à l'entrée de l'amplificateur - une soupape de pression tarée 13 intercalée entre ces clapets - deux clapets 14, 15 susceptibles de relier chacun deux chambres hydrauliques ; et - un sélecteur de circuit 16 disposé à la sortie de l'amplificateur. Ce piston 2 regroupe à l'intérieur de logements appropriés - deux clapets pilotés 21 et 22 - et une bille centrale 23 soumise à l'action de deux ressorts axiaux 24, 25 en appui sur deux poussoirs axiaux respectifs 26, 27 en butée eux-mêmes sur le corps 1. Le volume de balayage 3 est constitué par - deux paires symétriques de chambres 31, 32 et 33, 34 de sections droites S1 et S2 situées aux extrémités du piston 2 et dont les chambres respectives sont reliées par les clapets 14, 15 ; et - deux gorges 35, 36 ménagées sur la surface latérale du piston et dans le corps 1 pour les relier hydrau liquement entre eux. Les chambres 31, 33 formées aux extrémités du piston 2 sont reliées entre elles par deux alésages débouchants 28, 29 qui traversent complètement et axialement les deux poussoirs respectifs 26, 27 entre lesquels se trouve la bille centrale 23. Deux conduits distincts 18, 19 sur lesquels sont respectivement placés les clapets pilotés 21, 22 relient également ces chambres 31, 33 en traversant complètement et longitudinalement le piston 2. La soupape de pression tarée 13 communique avec le logement axial de la bille centrale 23 (et des ressorts 24, 25 et poussoirs 26, 27 associés) par l'intermédiaire de la gorge 35 et dsun conduit 17 ménagé à lin- térieur du piston 2. Le sélecteur de circuit 16 relie les chambres 32, 34 formées aux extrémités du piston 2 à l'actionneur V Un circuit reliant la bâche d'alimentation B de cet amplificateur à l'actionneur V et à la chambre 31 ou 33 comporte - les conduits 18, 19 du piston 2 - deux conduits 37, 38 percés dans ce piston pour relier ces conduits 18, 19 à la gorge 36 respective ment au niveau des clapets pilotés 21, 22 ; et - un conduit 39 ménagé dans le corps 1 pour relier la gorge 36 à la bâche d'alimentation B. L'amplificateur de pression précédemment décrit fonctionne de la manière suivante selon trois phases distinctes - Au cours d'une première phase, l'alimentation de l'actionneur V s'effectue avec une résistance faible au niveau de celui-ci, à une pression sensiblement égale à la pression nominale P. Le fluide hydraulique provenant du générateur P pro voque l'ouverture du clapet 11 ou 12, passe par la chambre 32 ou 34, et alimente l'actionneur V par l'intermédiaire du sélecteur de circuit 16. Ce fluide maintient le clapet 14 ou 15 en position de fermeture et le piston 2 reste en position d'équi libre. - Au cours d'une seconde phase de fonctionnement, une résistance hydraulique se produit au niveau de l'ac tionneur V. La soupape de pression tarée 13 soumise à la pres sion nominale P s'ouvre. Le fluide hydraulique s'écoule par la gorge 35, le conduit 17 et l'alésage 28 jusqu'à la chambre 31. D'autre part, le clapet piloté 21 soumis à la pression P par l'intermédiaire du conduit 28 met en communication la chambre 33 dont le volume diminue, avec la bâche d'alimentation B par l'intermédiaire du conduit 37, de la gorge 36 et du conduit 39. L'admission de la pression de fluide dans la chambre 31 provoque le déplacement du piston 2 vers la droite. Ce déplacement entraîne une montée en pression dans la chambre 34 dont le volume décroît jusqu'à s'annuler. Le fluide hydraulique contenu dans cette chambre 34 peut ainsi alimenter l'actionneur V au moyen du sélecteur de circuit 16 à une pression P1 supérieure à la pression nominale P et égale à S1 + S2 s 2 - Au cours d'une troisième phase de fonctionnement, le piston 2 est arrivé en fin de course et l'actionneur V a consommé toute la capacité de fluide de la chambre 34. La bille 23 décollée de son siège se trouve équili brée par la pression hydraulique mais déséquilibrée par l'action du ressort 25 plus tendu que le ressort 24. Elle se plaque alors sur son siège du côté du ressort 25, et assure ainsi le passage du fluide hydraulique vers la chambre 33 à travers l'alésage 29. Le processus se trouve donc inversé avec les étapes suivantes - alimentation de la chambre 33 - pilotage du clapet 22 entraînant la mise à la bâche de la chambre 31 par l'intermédiaire des conduits 18, 37 et 39 et de la gorge 36 - fermeture du clapet piloté 21 - déplacement du piston 2 vers la gauche - mise en surpression de la chambre 32 - changement de position du sélecteur de circuit 16 ; et - alimentation de l'actionneur V à une pression P2 issue de la chambre 32 et supérieure à la pression S1 + S2 nominale P, telle que P2 = P1 = + P P2 S1 + S2 S1 Le rapport de multiplication S2 = 1 + S2 est donc directement lié au rapport des sections droites S1 et S2 des chambres symétriques 31, 32 et 33, 34. REVENDICATIONS 1. Amplificateur de pression hydraulique à surveillance automatique, du type monté directement à l'extrémité d'un actionneur (V) tel qu'un vérin ou moteur hydraulique, entre un générateur de pression (P) tel qu'une pompe à engrenages à moteur et ce dernier, caractérisé en ce qu'il comprend 1) un corps (1) regroupant notamment - deux clapets anti-retour (11, 12) disposés à l'entrée de l'amplificateur - une soupape de pression tarée (13) intercalée entre ces clapets (11, 12) - deux clapets (14, 15) susceptibles de relier cha cun deux chambres hydrauliques - et un sélecteur de circuit (16) disposé à la sor tie de l'amplificateur 2) un piston (2) à deux étages symétriques se dépla çant dans ce corps (1) et regroupant notamment à l'intérieur de logements appropriés - deux clapets pilotés (21, 22) - et une bille centrale (23) soumise à l'action de deux ressorts axiaux (24, 25) en appui sur deux poussoirs axiaux respectifs (26, 27) en butée eux-mêmes sur le corps (1) ; et 3) un volume de balayage (3) formé entre ce corps (1) et ce piston (2), et constitué par - deux paires symétriques de chambres (31, 32 et 33, 34) de sections droites (S1 et S2) situées aux extrémités du piston et dont les chambres respectives sont reliées par les clapets (14, 15) - et deux gorges (35, 36) ménagées sur la surface latérale du piston et dans le corps pour les relier hydrauliquement entre eux. 2. Amplificateur de pression hydraulique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les chambres (31) et (33) formées aux extrémités du piston 2 sont reliées entre elles par l'intermédiaire de deux alésages débouchants (28, 29r traversant complètement et axialement les deux poussoirs respectifs (26, 27) entre lesquels se trouve la bille centrale (23). 3. Amplificateur de pression hydraulique suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la soupape de pression tarée (13) communique avec le logement axial de la bille centrale (23) (et des ressorts et poussoirs associés) par l'intermédiaire de la gorge (35) et d'un conduit (17) ménagé à l'intérieur du piston (2). 4. Amplificateur de pression hydraulique suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que les chambres (31) et (33) formées aux extrémités du piston (2) sont reliées entre elles par l'intermédiaire de deux conduits distincts (18, 19) sur lesquels sont respectivement placés les clapets pilotés (21, 22), et traversant complètement et longitudinalement le piston (2). 5. Amplificateur de pression hydraulique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le sélecteur de circuit (16) relie les chambres (32, 34) formées aux extrémités du piston (2) à l'actionneur (V). 6. Amplificateur de pression hydraulique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un circuit reliant la bâche d'alimentation (B) de cet amplificateur à l'actionneur (V) et à la chambre (31) ou (33) comporte - les conduits (18, 19) du piston (2) - deux conduits (37, 38) ménagés dans le piston (2) pour relier ces conduits (18, 19) à la gorge (36) respectivement au niveau des clapets pilotés (21, 22) ; et - un conduit (39) ménagé dans le corps (1) pour relier la gorge (36) à la bâche (B).