Brevet FR2565637A1 — publié le 19851213

-1. "Convertisseur de pression à double effet" L'invention concerne un convertissteur de pression a double effet dont le piston convertisseur de pression est inversé automatiquement dans les positions ter- minales, par un tiroir de commande disposé parallèlement A lui. Il a été déjà proposé des convertisseurs de pression, o l'inversion du piston du convertisseur de pression s'effectue au moyen d'une douille de commande entourant ce piston ou au moyen d'un tiroir de commande disposé parallèlement a ce piston. Dans un modèle de réalisation comportant une douille de commande, cette dernière est poussée mécaniquement, au moyen de butées, par le piston convertisseur de pression au cours de son rapprochement de sa position terminale et commande ainsi l'alimentation du piston du convertisseur de pression. Comme la commande mécanique de la douille n'a pas donné, malgré des dispositions auxiliaires appropriées, une inversion stable aux positions terminales, on a réalisé une commande hydraulique. Dans cette dernière, les surfaces annulaires de deux collets, places sur le diamètre extérieur de la douille de commande ou sur les surfaces frontales des extrémités de cette douille, sont reliés alternativement, suivant la position du piston, avec le côté pression ou le côté échappement. Le mouvement d'ajustement de la douille de commande s'effectue ici toujours a l'otfosé de la direction de déplacement du piston. Les alésages d commande, taillés dans la douille de commande sont libérés rapidement et complètement par le déplacement récipraxgu par rapport au piston, ce qui fait que la douille de cmmnande est poussée avec certitude, chaque fois dans l'autr position, de sorte qu'est assurée la stabilité de l'inversion du sens de déplacement du piston convertisseur de pression dans toutes les conditions, que le débit d'aitLenta ion ou la pression, soit important ou faible. Le certitude de l'inversion du piston est, en conséquence, liée à une association géométri- que du piston et de la douille de commande, et cette association ne parait possible que si le piston et la douille sont en contact permanent, ou si le premier est entouré par la douille de-commande. Cette disposition coaxiale du piston convertisseur de pmssion et de la douIIe de commande, en particulier si cette dernière est entourée de trois autres douilles de commande, est désavantageuse au point de vue de la technique de fabrication. De faibles écarts de coaxialité sont cause, si la fente et, par suite, les pertes par fuites coivent être maintenues faibles, à un blocage de la douille de commande. Il a, en conséquence, ft& proposé un mode de réalisation o le tiroir de commande est disposé paral- lèlement au piston convertisseur. Le tiroir de commande possède dans sa zone centrale, deux goxges de commande planes. L'alésage destiné au piston convertisseur de pression est relié, au milieu, par un alésage de commande, avec 1's- vée, et latéralement par ragxort à ce dernier, à une certaine distance, chaque fois par un alésage de commande, avec l'échappement. Dans l'intervalle SP est disposé, de chaque cOté, deux alésages étroitement rapprochés et un peu décalés latéralement, qui relient l'alésage du tiroir de commande avec celle du piston convertisseur de pression. Le piston convertisseur de pression comporte deux gorges de commande intérieures, un peu plus- larges, plates, et deux gorges de commande un peu plus étroites, extérieures, qui libèrent ou recouvrent les alésages de commande mentionnés. Le convertisseur de pression ne fonctionne toutefois pas de façon satisfaisante dans toutes les conditions de fonctionnement. Il se produit, en particulier, des difficultés quand, avec une contre-pression'élevée le courant primaire passé par zéro, en raison de la réponse d'une soupape de limitation de la pression primaire. Le tiroir de commande reste alors suspendu dans la position médiane. Cet incident peut avoir différentes causes. La cause principale réside en ce que, pendant la course du piston convertisseur, il est exercé par les gorges de com- mande, une impulsion de pression qui tend à pousser le tiroir de commande dans l'autre position. Comme les alésages de commande adjacents dans le boîtier se trouvent, dans le sens axial, très près les uns des autres, leur action sera mise hors de service par la perte par la fente.- L'invention a-pour objet un convertisseur de pression qui fonctionne sans restriction dans toutes les conditions de fonctionnement. L'invention se propose de réaliser un conver- tisseur de pression dans lequel le tiroir de commande ne reçoit une impulsion d'inversion qu'à chaque extrémité de la course, c'est-à-dire que tout'déplacement intempestif de ce tiroir de commande pendant la course du piston du convertisseur de pression est exclu. Ce résultat est obtenu suivant l'invention du fait que dans les alésages axiaux du tiroir de commande s'engagent des tiges de poussée, de diamètres différents, s'appuyant sur des couvercles du bottier, la tige de poussée, dont la diamètre est le plus grand, communiquant, par son alésage axial et des alésages transversaux d'un type connu,. avec une gorge de commande, disposée centralement sur la i surface enveloppante du tiroir de commande, qui est reliée par des alésages de commande du bottier, suivant la position du piston, par l'intermédiaire de ses gorges de commande plates, des gorges de l'alésage du piston, et des alésages de commande avec l'alésage d'arrivée, ou l'alésage d'échappement, pendant que la tige de poussée dont le diamètre est le plus petit est reliée en permanence, par la gorge intérieure, de débordement afférente, avec l'alésage d'arri- vée, par son alésage axial et par des alésages d'un type connu, la largeur de la gorge de commande unique du milieu du tiroir de commande étant égale à la distance des deux alésages de commande dans le bottier. Une chambre de travail sous haute pression est formée par une fermeture dans un alésage s'en- fonce un piston à haute pression fixé dans un alésage du piston convertisseur de pression. L'invention est exposée ci-après d'après un exemple de réalisation avec référence aux dessins dans lesquels: - la figure 1 est une coupe axiale d'un convertisseur de pression, - la figure 2 est une coupe suivant A-A décalée sur 90 , transversale au tiroir de commande du convertisseur de pression. Le convertisseur de pression est constitué d'un bottier 1 dans le plus grand alésage duquel est monté, coulissant, le piston 2 convertisseur de pression, le tiroir de commande 3 étant de même monté dans le plus petit alésage placé au-dessus. Dans le piston 2 se trouvent une soupape de retenue 4, et, sur les deux faces frontales sont disposés, coulissants ou fixes, les pistons à haute pression 5, 6. Le piston à haute pression 5 s'appuie sur une pièce de poussée 9, placée dans une cavité fermée 7. Le piston à haute pression 6 est enfoncé dans l'alésage de base, de droite, du piston convertisseur 2, et coulisse dans l'alésage d'une cavité 8 fermée. Dans des alésages axiaux 26, 26' du tiroir de commande 3 se trouvent, à gauche et à droite, deux tiges de poussée 10, 10' de grosseurs différentes, qui s'appuient, comme les fermetures 7, 8, sur des couvercles 11, 12. La cavité fermée 8 contient une soupape d'échappement 13. Un raccord de haute pression 15 peut être bloqué au moyen d'un écrou d'accouplement 14. L'alésage du tiroir de commande 3 possède, disposées symétriquement, à gauche et à droite, trois gorges 16, 17, 18, et 16', 17', 18' de débordement. Les gorges de débordement 18, 18' extérieures sont réunies par des alésages 19, 19', avec un alésage 20 d'évacuation. Les gorges 17, 17', moyennes, de débordement sont reliées par des alésages 21, 21' avec des chambres 22, 22' fonctionnant à basse pression du piston convertisseur 2, pendant que les gorges de débordement intérieures 16, 16' sont reliées par des alésages 23, 23', avec un alésage d'alimentation 24. Les gorges de débordement 16, 16', 18, 18' peuvent être reliées suivant la position du tiroir de commande 3, avec les chambres 22, 22', fonctionnant à basse pression, du piston convertisseur 2, un côté étant relié avec l'échappement, l'autre avec l'arrivée et inversement. Le tiroir de commande 3 possède, dans sa zone centrale, une gorge de commande plate 25, qui est reliée, par des alésages transversaux 27 avec l'alésage axial 26 de ce tiroir de commande 3. Dans l'alésage axial 26 est disposée, coulissante et servant de fermeture hermétique, la tige de poussée 10. Un autre alésage axial 26', qui présente un diamètre plus petit, se trouve sur l'autre face du tiroir de commande 3. Il contient l'autre tige 10' de poussée. L'alésage axial 26' est relié par des alésages transversaux 27' avec la gorge 16' de débordement et est par suite alimenté continuellement en huile sous pression. Entre les alésages destinés au piston conver- tisseur 2 et le tiroir de commande, et les reliant, se trouvent deux alésages de commande 28, 28'. Un peu plus vers l'extérieur se trouvent; également symétriquement par rapport au milieu, deux alésages de commande 29, 29', le - premier reliant l'alésage du piston 2 convertisseur avec l'alésage d'évacuation 20, et l'autre, l'alésage du piston 2 convertisseur avec l'alésage 24 d'arrivée. Les alésages 29, 29' débouchent dans des gorges 30, 30'. Le piston convertisseur 2 possède deux gorges de commande 31 31' plates. Le tiroir de commande 3 présente à chacune de ses extrémités, une gorge de débordement 32, 32', large et profonde. Le piston 2 convertisseur forme, avec le piston , une chambre de travail à haute pression 33, et le piston 6 à haute pression forme avec la cavité fermée 8, une chambre 34 de travail à haute pression. Le piston à haute pression 5 est sollicité dans la direction de la pièce de poussée 9 par un ressort 35. Le mode de fonctionnement est le suivant: Le piston 2, convertisseur de pression, se trouve, peu avant son inversion, dans sa position de gauche. L'aréte de droite de la gorge de commande 25 du tiroir de commande 3 recouvre l'alésage 28' de commande de droite. Bien que la gorge de commande de droite 31' qui est sur le piston 2 ait libéré l'alésage de commande 28', cela ne suffit pas pour que l'huile de commande sous pression puisse couler par un des deux alésages 28, 28', parce que l'un' est fermé par ce convertisseur 2, et l'autre l'est par le tiroir de commande 3. C'est seulement quand le piston 2 se déplace un peu plus vers la gauche qu'un courant d'huile de commande peut s'écouler par l'alésage de commande 28 et ensuite par la gorge de commande 25 du tiroir de commande 3, s'écoule par les alésages transversaux 27 vers l'alésage axial de gauche 26 du tiroir de commande 3, agit sur la tige de poussée de gauche 10 du tiroir de commande 3, et pousse par suite ce tiroir vers la droite. Cela est rendu possible par le fait que la section de la tige de poussée 10 de gauche est plus grande que celle de la tige de poussée 10' de droite. Par suite toutefois, l'arête de droite de la gorge de commande 25 du tiroir de commande 3 libère l'alésage de commande 28' de droite, de sorte que même alors que l'in- version du déplacement du piston convertisseur 2, commence il reste encore suffisamment de temps pour que le tiroir de commande 3 puisse atteindre la position terminale de droite. Avant que le piston convertisseur 2, se déplaçant vers la droite, ne ferme d'abord l'alésage de commande 28 et ensuite l'alésage 28', le piston 2 doit avoir parcouru un peu plus de la moitié de sa course. Pendant cette course, le tiroir de commande 3 est poussé vers la droite, ou maintenu dans cette position. C'est seulement quand le piston convertisseur 2 arrive dans la position terminale de droite que sa gorge de commande 31 de gauche libère l'alésage de commande 28' de droite. L'alésage de commande 28 de gauche est encore fermé par le tiroir de commande 3. L'alésage de commande 28 ou 28' est relié avec l'alésage 29 d'évacuation par la gorge 31. Par suite, la tige de poussée 10 peut être enfoncée dans l'alésage axial 26. Cette poussée est assurée par la pression qui s'applique continuellement par les alésages transversaux 27' et qui agit sur la tige de poussée 10'. Comme ainsi il n'est exercé aucune pression sur la tige de poussée 10, mais que, sur la tige 10', il agit une pression constante, le tiroir de commande 3 est poussé vers la gauche. Au moyen de l'effet produit sur le tiroir de commande 3 par le piston convertisseur 2, ce dernier est, alternativement, alimenté en pression sur une face, et soulagé sur l'autre face par l'évacuation. Dans la position représentée, le piston 5 à haute pression, dont la face frontale de gauche, avec la pièce de poussée 9, sert en même temps de siège de soupape, s'applique sur cette pièce 9 de poussée. La soupape de retenue 4 est encore ouverte. Il est encore chassé de la chambre 34 de travail sous haute pression, une faible quantité d'huile sous pression, par la soupape de retenue 4 et par la soupape d'échappement 13. Lors de l'inversion du mouvement, le piston 5 à haute pression, fonctionnant comme soupape aspirante, se soulève de la pièce 9 de poussée. Cette ouverture, contre l'effet tendant à la fermeture du ressort 35, est assurée par l'inégalité des surfaces du piston à haute pression 5. La surface intérieure du piston à haute pression 5 est plus grande que la surface d'appui, par laquelle ce piston 5 se pose sur la pièce de poussée 9. L'huile est chassée de la chambre 34 de travail à haute pression, en passant par la soupape de sortie 13, par le piston convertisseur 2 allant vers la droite. En même temps, la chambre de travail à haute pression 33 est remplie avec de l'huile à basse pression pour une double course. Le volume est le double du volume qui est chassé, pendant le même temps de la chambre 34 de travail à haute pression. Si le piston convertisseur 2 retourne à nouveau vers la gauche, il ferme alors le piston 5 à haute pression. L'huile sortant de la chambre 33 à haute pression est chassée, par la soupape de retenue 4 dans la chambre 34 de travail à haute pression, et en part par la soupape d'échappement 13. Comme les sections des pistons 5, 6 sont dans le rapport de 2: 1, il en est de même pour leurs volumes de course. Par suite, il importe peu que le piston convertisseur 2 se déplace de la droite vers la gauche ou inversement, il est toujours chassé le même volume par la soupape d'échappement 13. R E V E N D I C A T I O.N S 1 ) Convertisseur de pression à double effet s'inversant automatiquement dans les positions terminales, constitué d'un bottier dans lequel sont disposés un piston convertisseur de pression, et parallèlement à lui, un tiroir de commande, le piston convertisseur de pression, qui possède sur sa surface enveloppante des gorges de commande, divise l'alésage dans lequel il coulisse, en deux chambres de travail a basse pression, et le tiroir de commande, qui possède sur deux côtés, sur sa surface enve- loppante, une gorge de débordement large et profonde, présente sur ses faces frontales, des alésages axiaux, pendant que l'alésage dans lequel coulisse le tiroir de commande, possède sur ses deux faces trois gorges de débordement, dont les deux qui sont à l'extérieur sont reliées, chacune par un alésage, avec un alésage d'évacuation disposé parallèlement à l'alésage du tiroir de commande, les deux intérieures étant reliées, chacune par un alésage, avec un alésage d'arrivée, disposé parallèlement à l'alésage du tiroir de commande, et les deux moyennes étant reliées chacune par deux alésages, avec les chambres de travail à basse pression du convertisseur de pression, caractérisé en ce que, dans les alésages axiaux (26), (26') du tiroir de commande s'engagent des tiges de poussée (10), (10'), de diamètres différents, s'appuyant sur des couvercles (11), (12) du bottier (1), la tige de poussée (10), dont le diamètre est le plus grand, communiquant, par son alésage axial (26) et des alésages transversaux (27) d'un type connu, avec une gorge de commande (25), disposée centralement sur la surface enveloppante du tiroir de commande (3), qui est reliée par des alésages de commande (28), (28') du boitier (1), suivant la position du piston (2), par l'intermédiaire de ses gorges de commande plates (31), (31'), des gorges (30), (30') de l'alésage du piston (2), et des alésages de commande (29), (29').avec l'alésage d'arrivée (24), ou l'alésage d'échappement (20), pendant que la tige de poussée (10') dont le diamètre est le plus petit est reliée en permanence, par la gorge (16') intérieure, de débordement afférente, avec l'alésage d'arrivée (24), par son alésage axial (26') et par alésage (27') d'un type connu, la largeur de la gorge de commande (25) unique du milieu du tiroir de commande (3) étant égale à la distance des deux alésages de commande (28), (28') dans le bottier (1). ) Convertisseur de pression suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est formé, par une fermeture (8), une chambre de travail à haute pression (34), dans l'alésage de laquelle est enfoncé un piston à haute pression (6), fixé dans un alésage du piston e), pendant que, d'une façon connue, l'autre chambre de travail (33)-à haute pression est formée par le piston (2) convertisseur de pression, dans l'alésage duquel s'enfonce le piston à haute pression (5), s'appuyant sur une pièce de poussée (9) disposée dans une cavité fermée (7), les rapports des sections des pistons (5), (6) à haute pression étant de préférence de 2: 1 et les chambres de travail (33), (34) à haute pression étant reliées par une soupape de retenue (4) s'ouvrant vers la plus petite chambre (34) de travail à haute pression.