Brevet FR2561798A1 — publié le 19850927

les appareils appelés démarreurs progressifs sont utilisés en tech nique pneumatique pour la remise en pression progressive des instions comportant des vérins,qui,ayant été déplacés pendant la coupure da ltair,reprennent alors très doucement leur position de fin de course.Ces appareils comportent une valve ou un distributeur à 2 orifices-2positions,normalement fermé,et un gicleur réducteur de débit monté en dérivation;celui-ci permet de remplir progressivement par le faible débit, l'installation en aval jusqu'a ce que la valeur de la pression y régnant soit suffisante pour ouvrir la val ve et permettre le plein débit::ce seuil de pression est généralement voisin de la moitié de la pression en amont et déterminé par la force du ressort de rappel en fermeture de la valve ou par le coefficient d'amplification interne d'une cellule OUI servant à son pilotage d'ouverture.Un distributeur q 30rifices-apositions appelé sectionneur-et placé entre le détendeur-régulateur de pression et le démarreur progressif ,permet le vidage à l'atmosphère de l'ins- tallation;le démarreur progressif se place alors en position de dé bit réduit pour un futur remplissage. On concoit que ce procédé présente des inconvénientsiles capacités des installations étant extrèmement variables,des gicleurs de passages différents sont proposés à l'utilisateur .Ce choix reste très difficile pour une installation comportant des vérins de volu- mes et de charges très differents,chacun d'entre eux reprenant sa position avec une vitesse dépendant d'un débit prédétersiné.Il arrive fréquemment que des vérins transportant des charges verticales ne puissent reprendre leur place pendant la mise sous pression pro gressive,la pression qui leur est necéssaire étant supérieure au seuil de pleine ouverture du démarreur progressif;ils reprennent alors très brutalement leur position.D'autre part, aucune indication r'est fournie,autrement que par la lecture de manomètres,que la pres sion réglée au détendeur est bien établie dans l'installation et une mise en marche prématurée est toujours possible. La présente invention cumule dans un méme appareil les fonctions de détendeur-régulateur de pression,de dispositif de mise sous pres sion progressive,et de sectionneur.Il permet une mise sous pression de fac on progressive et continue dans un temps indépendant de la capacité de l'installation,sans seuil brutal de la pression nulle à la pression règlée,et l'émission d'un signal pneumatique indiquant que cette pression réglée est atteinte en aval. Le détendeur à mise sous pression progressive suivant l'invention se compose d'un détendeur-régulateur classique à décompression automatique dont le ressort est mis progressivement sous contrainte par un vérin. pneumatique à simple effet,alimenté à travers un réducteur de débit réglable ou non,par la pression prélevée en amont ou en aval de l'appareil.Te dispositif permet par un règlage de limiter à volonté la flèche du ressort et par conséquent sa force et la valeur de la pression admise en aval qui en dépend directement. La pression admise dans le vérin de ltappareil peut etre établie ou vidée à l'atmosphère par une micro-vanne 3 orifices-2positions,monostable ou bistable,à commande manuelle,pneumatique ou électrique placée entre le réducteur de débit et le vérin,ou tout autre composant telle une cellule logique ou une temporisation,succeptible d' annuler la force du ressort du détendeur,provoquant le vidage de 1 t installation & travers le dispositif de décharge automatique de l'appareil, la pression du réseau pouvant ètre présente à son entrée l'autres caractèristiques et avantages de Invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés. Les Fig Ia,IbiIc sont des coupes d'un détendeur à mise sous pression progressive représenté sur la Fig Ia en cours de fonctionnement, sur la Fig Ib dans la position de fin de travail, la pression réglée étant atteinte en aval, et sur la Fig Ic dans la position de vidage de l'installation. Suivant les Fig I,le détendeur à mise sous pression progressive com prend les éléments classiques d'un détendeur contenus dans son cops 25,soit une membrane 28 soumise sur une face à la force d'un ressort 30,et sur l'autre face à celle de la pression traverssant l'appareil ou admise en aval;le débit du fluide est controlé par une soupape 29 qui suit les évolutions de la membrane en fonction de l'équilibre de ces deux forces.Suivant toutes les Big I,lapression du réseau est appliquée en permanence à l'orifice d'entrée 26 et son débit est in terrompu par la fermeture de la soupape 29 quand la force de la pres sion en aval sortant à l'orifice 27 équilibre celle du ressort 30;; Suivant la présente invention l'appareil comprend un vérin pneumati que I à simple effet dont le piston 2,d'une section voisine de celle de la membrane 28,coulisse dans son cylindre 3 obturé par le fond 4 en transmettant sa force au ressort 30.La pression du réseau prélevée à l'entrée 26 est dirigée à travers un réducteur de débit règlable 5,vers l'entrée d'alimentation d'une micro-valve I3 à 3orifices- 2positions,et de la sortie de la micro-valve à I5 pratiqué dans le fond 4 du vérin I.Suivant la Fig Ia,la microvalve I3 étant passante,le faible débit de la pression du réseau controlé par le réducteur 5 pénètre par l'entrée I5 cyans le vérin dont le piston2 effectue Sa course à une vitesse fonction du règlage du réducteur 5.Le ressort 30 se comprime progressivement et la soupape 29 s'ouvre pour admettre un débit du fluide vers l'instar lation en fonction de la force du ressort.Le départ d'un vérin vers sa position de fin de cOurse provoque une baisse de pression en aval enregistrée par la membrane qui tend à réduire le débit,tandis que l'augmentation continue de la force du ressort tend à l'effet inverse,le résultat conduisant à une certaine stabilité de la pres sion motrice du vérin.Suivant la Fig Ib,le piston 2est arrivé sur sa butée de fin de course travail.Dans cette position,la flèche et la force du ressort 30 est déterminée par la distance entre cette butée et le corps 25 de l'appareil,laquelle se règle à l'aide de l'écrou 6 de réglage de pression,qui,retenu au tube de guidage32 du piston 2 par un clip et libre en rotation,se visse sur le cylindre 3.Le cylindre 3 est immobilisé en rotation au cours du règla ge de l'écrou 6 par une lumière de guidage 23 pratiquée dans sa paroi suivant une génératrice,dans laquelle pénètre un ergot 24 solidaire du tube 32.Le piston 2 porte deux joints à lèvres 21 et 22 et dans sa position de fin de course travail tel que représenté, le joint actif 21 ayant dépassé la totalité de la section de l'orifice 7 pratiqué dans la paroi du cylindre 3, le fluide admis dans le vérin est prélevé à cet orifice comme signal indiquant que la pression réglée par l'écrou 6 est atteinte à la sortie aval 27. Ce signal autorise par exemple le départ du cycle pneumatique de l'installation. Le joint 22 du piston interdit que la pression dans le vérin I ne se perde à l'atmosphère pendant le défilement du joint 21 devant l'orifice 7. Suivant la Fig Ic, un ordre de mise en vidage a ouvert la micro-valve I3 en purge et le fluide contenu dans le vérin I se vide instantanément à l'atmosphère : son piston 2, sous l'action du ressort 30 regagne sa position de repos et l'orifice 7 est en liaison avec l'atmosphère. La pression admise dans l'installation soulève la membrane 28 en l'absence de force du ressort 30 elle s'échappe à l'atmosphère par le canal axial 31 du poussoir de la membrane 28 et la lumière 23 du cylindre 3 du vérin.La pression du réseau étant toujours présente à l'entrée 26 de l'appareil, la soupape 29 plaquée sur son siège par cette pression ne s'ouvre pas. La Fig 2 est la vue en coupe d'une variante du modèle précédemment décrit suivant les Fig I représentéeen purge de l'installation, dans laquelle le règleur de débit règlable est remplacé par un gicleur de calibrage fixe 5. La vitesse de course travail du piston 2 est règlée par la position dans le cylindre 3 d'un piston 34 équipé d'un joint 37 et modifiant la capacité de la chambre du vérin I. Une vis 35 solidaire du piston 34 se vissant dans le fond fixe 4 permet à l'aide d'une commande extérieure 36 den assurer le déplacement. La Fig 3 est la vue en coupe d'une variante du modèle précédemment décrit suivant la Fig I et représentée dans la position où une purge partielle de l'installation a été effectuée. Une vis I4 se vissant de ltextérieur et à volonté dans le fond 4 du vérin I permet de limiter la course du piston 2 à son retour en position repos et d'éviter un vidage total de l'installation ; la pression qui y est conservée est fonction de la force laissée au ressort 30 par la vis-butée 14. La Fig 4 est la vue en coupe d dwune variante du modèle précédemmant décrit suivant les Fig I et représentée pendant la mitse en pression de l'installation. Le vérin I comprend une chambre 38 ajoutant une capacité à sa chambre motrice ; une tige 40 munie d'une commande extérieure de rotation 39 traverse le fond 41 de façon étanche par le joint 43, puis le fond 4 pour se visser dans l'organe mobile 2, immobilisé en rotation par un doigt 24 solidaire du tube de guidage 32 et pénétrant dans une rainure 44 pratiquée suivant une génératrice. La tige 40 présente deux diamètres différents raccordés par une partie conique et telle que dans sa première partie de course travail la chambre motrice du vérin et la chambre 38 recoivent toutes deux le fluide en provenance du limiteur de débit 5, et que dans la seconde partie déterminée par le vissage de la tige 40 dans le piston 2, ces chambres soient isolées l'une de l'autre par la partie conique de la tige ayant pénétré dans un joint 42 porte par le folle 4 du vérin. Dans ces conditions, le piston 2 subit alors une accélération, le débit du fluide profitant entwèrement à la seule chambre motrice du vérin. Far le réglage de la position du raccordement des deux diamètres de la tige 40 par rapport au piston, il est donc possible d'obtenir pour un m8me débit du limiteur 5, deux vitesses différentes de mise en pression progressive, se situant dans des plaees de pression choisies en fonction des caractéristiques de l'installation. Les Fig 5b et 5c sont des vues en coupe d'un autre modèle de détendeur à mise en pression progressive. La Fig 5b représente l'appareil dans la position où la pression réglée est atteinte dans l'instal lation ; la filière 5c représente l'appareil dans la position où le vidage de l'installation achève de steffectuer. Comme dans les modèles précédemment décrits, le détendeur à mise sous pression progressive comporte un corps 25 une soupape équilibrée 29, une membrane 28 poussée par un ressort 30, un canal de décharge 31, une entrée 26 et une sortie 27, tous éléments propres au régulateur de pression classique.Selon l'invention il comprend en outre, un vérin I alimenté par la pression du réseau prélevée à 11 orifice 26 et traversant un limiteur de débit 5 et une micro-valve I3 à 3 orivices - 2 positions. Le piston 2 coulissant dans le cylindre 3 de façon étanche par un joint 21 transmet sa force au ressort 30 de L'appareil ; il est immobilisé en rotation par un doigt 24 qui lui est solidaire et coulisse dans une lumière 23 pratiquée suivant une génératrice dans la paroi du cylindre 3. Le piston 2 reçoit axialement une vis 9 dont la partie non filetée traverse le fond 4 du vérin qui porte deux joints 10 et Il assurant dans toutes les positions du piston l'étanchéité de la chambre du vérin.La tige 9 comporte une gorge I2 où une rainure dont la longueur suivant la génératrice est sensiblement étale à la course maximale possible du piston 2. L'espace entre les joints IO et II, séparés d'une distance sensible:ent égale à la course maximale possible du piston 2 dés ou che à l'extérieur du fond 4 par un orifice 7 de prise de pression. L'extrémité extérieure de la tige 9 est équipée d'un volant de réglage 8 permettant par sa rotation de modifier la distance qui le sépare du fond 4 du vérin ; par butée sur ce fond 4, le volant 8 limite la course travail du piston et, par voie de-conséquenoe, la force du ressort 30 et la pression admise en aval de l'appareil. Dans cette position fin de course travail du piston 2, la position relative de la gorge I2 et des joints IO et II est telle que l'es- pace compris entre ces joints est ouvert à la pression régnant dans le vérin et qui apparait à l'ofifice 7, et fermé à l'atmosphère par le joint IO. Inversement, le vérin ayant été purgé de sa pression et son piston ayant alors regagné sa position de repos par la force du ressort 90, l'espace entre les joints IO et II est isolé de la chambre du vérin par le joint II et la pression qui s'y trouvait s'est vidée à l'atmosphère par l'espace annulaire entre la gorge I2 et le joint IO. le signal de pression apparaissant en 7 en fin de course travail du piston est avantageusement utilisé pour autoriser le démarrage d'un cycle pneumatique, lapression réglée par le volant 8 étant alors atteinte dans l'installation. la purge du vérin par la commande de la micro-valve I3 entraine l'annulation de la force du ressort 30 et le vidage de l'installation par l'ouvertu- re du canal 31 de décharge et la lumière 23 ;la soupape 29 restant fermée par la présence à entrée 25 de la pression du réseau. La Pig 6 est une vue en coupe d'une variante du modèle précédemment décrit suivant les Fig 5b et 5c,et représentée dans la position où la pression réglée est atteinte en aval.Un micro-distributeur I3a, du type 3 orifices-2 positions,à rappel par ressort est-;relié par sa sortie au vérin I.La pression du réseau prélevée 9 l'orifice 5a ayant traversé la microvalve de commande I3,s'applique à la fois à l'entrée passante et au pilotage d'inversion du micro-distributeur 13a,de telle sorte que cette pression ayant atteint une valeur suffisante, le micro-distributeur I3a soit inversé : le vérin I est alors alimenté par la pression en aval de l'appareil traversant un réducteur de débit 5.L'inversion du micro-distributeur I3a, a lieu pour une valeur de pression suffisante déterminée par son ressort de rappel pour que la déplacement du piston 2 provoque 11 obturation du canal de décharge 31 et une légère ouverture ae la soupape 29. Le processus de mise en pression progressive est alors entamé, avec l'avantage que la détente provoquée en aval par un vérin regagnant sa position de fin de course, arrête ou ralentisse, par la chute de pression, la progression du piston 2; la pression se stabilisant pendant cette course à une valeur égale ou inférieure à celle ayant suffi à son départ.Dans cette même réalisation suivant Fig 6, le micro-dis tributeur1l3a peut être avantageusement remplacé par une cellule de fonction logique TEST" I3b, déséquibrée par un ressort, telle qu'à la commande de mise en pression progressive, elle se présente ouverte à une entrée à la pression du réseau en amont et fermée à l'autre entrée à la pression en aval ; cette disposition s'inversant quand la pression du réseau à son entrée correspondante atteint une valeur suffisante pour vaincre la force de son ressort. La Fig 7 est une vue en coupe d'une autre réalisation de détendeur à mise sous pression progressive, conforme à l'invention. Dans celui-ci, une tige 9 solidaire du piston 2 traverse de façon étanche le fond 4 du vérin I. Sur l'extrémité externe filetée de la tige 9 se visse un volant 8 qui par butée sur le fond 4 limite la course travail du piston 2. Une rondelle 46 en matière plastique, solidaire du volant 8 vivent alors obturer une fuite dont la pression apparait à un orifice 7 de prise de signal. Â la commande de mise sous pression progressive, la pression du réseau est dirigée à la fois,sur un clapet 47 qui se ferme,s'opposant à son propre passage dans le vérin I,et vers un espace délimité par deux joints Il et IIa dans lesquels coulissent de facon étanche la tige 9.Celle-ci présente à sa jonction avec le piston 2,une gorge circulaire 48 pratiquée sur une longueur de sa génératrice,telle que le piston 2 étant sur sa butée repos,le défaut d'étanchéité du joint Il dà cette gorge, permette le passage de la pression du réseau dans le vérin et ainsi le démarrage du piston 2 sur une course correspondant à la longueur de la gorge 48 et suffisante pour obturer le canal de décharge 31, ouvrir la soupape 29 et admettre en aval une faible pressio.Le débit venant du réseau est interrompu et le piston 2 recoit alors la pression aval.Le diamètre du piston 2 étant légèrement plus grand que celui du diaphragme 28,et la me me pression s'appliquant sur ces deux éléments,la résultante des forces antagonistes est toujours favorable à la progression du piston Be réducteur de débit 5 contrôle l'arrivée du fluide Brovenant de l-aval sur le piston 2.le joint IIa garantit l'étanchéité de la chambre du vérin par rapport à l'at- mosphère dans toute les positions du piston.Un ordre de purge à la commande 13 ouvre le clapet 47 et entraine le retour au repos du pis ton 2 et le vidage de la pression en aval de llappareil.Un doigt 24 solidaire du piston 2,perpendiculaire à sa section,excentré,et pénétrant dans un trou correspondant 23 du fond 4, interdit la rotation du piston pendant ie réglage de l'appareil. Bien entendu,l'invention n'est pas limitative et l'homme de ltårt pourra y supporter des modifications sans sortir pour cela du domaine de l'invention. R E V E N D I C A T I O. N S IO Détendeur à mise sous pression progressive dlune installation pneumatique comportant notamment des vérins,permettant la régulation de la pression et spurge rapide,caractèrisé en ce que la mise en compression de spn ressort se fait à vitesse contolée,de fa çon progressive et continue,jusquwà atteindre une force déterminée par règlage et ainsi la valeur de la pression voulue dans l'installation en aval, et en ce que la purge de l'installation vers l'atmos- phère se fait à travers l'appareil, la pression en amont étant ou non présente à son entrée. 20 Détendeur suivant la revendication I caractérisé en ce que le moyen d'assurer la mise en compression progressive du ressort 30 du détendeur, est un vérin pneumatique I à simple effet recevant la pression en provenance de l'amont ou de l'aval de l'appareil à travers un réducteur de débit et dont l'organe mobile comprime progressivement le ressort 30 jusqu'à lui donner une force déterminée par réglage. La disparition de la pression maintenant l'organe mobile 2 en position de fin de course travail, provoQue son rappel au repos par la force du ressort 30 et ainsi la purge de l'installation en -aval par ouverture du canal 31 de décharge du détendeur. 30 Détendeur suivant las revendications I et 2 caractérisé en ce que la course de l'organe mobile 2 du vérin I est invariable par la position fixe de ses butées extrêmes et que le cylindre 3 solidaire du fond 4 peut occuper des positions variables, par réglage de la distance le séparant du corps 25 de l'appareil, à l'aide d'un écrou fileté 6 prenant appui sur le corps et se vissant sur le cylindre 3 pour déterminer la flèche à donner au ressort 30. Le tube de guidage 32 de l'organe mobile 2 comporte des lumières 23 dans lesquelles coulissent des doigts 24 solidaires du cylindre 3 et l'immobilisant en rotation. 40 Détendeur suivant les revendications I 2 et 3 caractérisé en ce que le piston 2 du vérin I comporte 2 joints 21 et 22 toriques ou à lèvres orientées dans le même sens actif et que la paroi du cylindre 3 est percée d'un orifice 7 de prise de pression, situé de telle sorte que le piston 2 étant arrivé sur sa butée de fin de course travail solidaire du cylindre 3, le joint 21 actif du piston 2 libère le passage du fluide admis dans le vérin I vers cet orifice 7, ce signal pneumatique indiquant que la pression règlée est atteinte en aval de l'appareil. le joint 22 interdit toute perte de fluide à l'atmosphère pendant le défilement du joint 21 devant l'orifice 7. 50 Détendeur suivant les revendications I 2 3 et 4 caractérisé en ce que le vérin I comporte un fond mobile 34 équipé dtun joint 37 modifiant sa capacité par une commande externe 36 de rotation drune vis S5 solidaire du fond mobile 34 et Xe vissant dans le fond fixe 4. 60 Détendeur suivant les revendications I 2 3 et 4 caractérisé en ce qu'une vis I4 se vissent de façon étanche dans le fond 4 du vérin I, limite la course de rappel au repos de l'organe mobile 2 pour conserver au ressort 30 une force résiduelle après vidage de la pression du vérin I. 70 Détendeur suivant les revendications I 2 3 et 4 caractérisé en ceque le vérin I comporte une chambre additionnelle 38 ; une commande extérieure de réglage 39 entraîne en rotation une tige 40 traversant de façon étanche le fond 41 de la chambre 38 et se vissant dans l'organe mobile 2. La tige 40 présente deux diamètres différents à raccordement conique, tel que pendant la première partie de la course travail de l'organe mobile 2, la chambre 38 soit ouvre te sur la chanbre motrice du vérin, et que dans la seconde partie de la course déterminée par le vissage de la tige 40, les chambres soient isolées l'une de l'autre par la pénétration du raccordement conique de la tige 40 dans un joint 42 porté par le fond 4 séparant les cheabres. 8 Détendeur suivant les revendications I 2 6 et 7 caractérisé en ce que la course de travail de l'organe mobile 2 du vérin I est variable et réglée par une commande externe 8 entraSnée par cet organe mobile butant sur le fond 4 du vérin I. La commande 8 entraine en rotation une tige 9 traversant le fond 4 et se vissant dans l'organe mobile 2 pour déterminer la flèche à donner au ressort 30.Le fond 4 du vérin I porte 2 joints IO et II dans lesquels coulisse de façon étanche la tige 9, séparés entre eux d'une diqtance sensiblement égale à la course maximale possible du piston 2 et délimitant un espace ouvert à l'extérieur par une prise de pression 7.La tige 9 présente une gorge I2 ou une rainure dont la longueur sur la génératrice et la position sont telles que,le piston 2 étant arreté dans sa course travail par le commande 8 en butée sur le fond 4,elle permette le passage de la pression du vérin I vers l'orifice 7,et qu' en dehors de cette position du piston,cette prise de pression 7 soit isolée de la chambre du vérin et ouverte à l'atmosphère. 90 détendeur suivant les revendications I,2,3,4,5,6,7,et 8 caractérisé en ce quSl comporte une micro-valve I3 du type 3 orifices-2 pcsitions,a tiroir ou à clapet,à commande manuelle,pneumatique ou électrique,ou tout autre composant pneumatique tel que cellule logique ou temporisateur,succeptible d'assurer la liaison entre la prise de pression en amont de -l1appareil et le vérin I et de vider ce dernier à l'atmosphère et que dans ce cas, le vidage total de 1' installation a1 opère par le canal 31 de décharge automatique du détendeur. 100 Détendeur suivant les revendications I,2,3,4,5,6,7,8,et9 caractérisé en ce qu'il comporte un élément pneumatique placé entre la micro-valve I3 et le vérin I succeptible de permettre,dès la com mande de mise en pression progressive2 le passage de la pression amont vers le vérin I, et celle-ci y ayant atteint un niveau suffisant pour provoquer l'obturation du canal 31 de décharge et une légère ouverture de la soupape 29 de l1appareil,de l'interrompre et de permettre alors le passage de la pression aval vers le vérin I, tat qu-existe la pression amont à l'entrée correspondante.Cet Elé- ment est un micro-distributeur I3a du type 3orifices-2positions à zlargpel par ressort et pilote par la pression amont, ou une cellule 13b de fonction logique ET,déséquilibrée par un ressort et présente tant une entrée normalement ouverte au passage de la pression amont. 11 Détendeur suivant les revendications I,2,8 et 9 caractèri- sé en ce que une tige 9 solidaire du piston 2 traverse de facon étanche le fond 4 du oylindre.Sur son extrèmité externe se visse un volant de réglage 8 limitant la course travail du piston 2 par butée sur le fond 4;une rondelle 46 solidaire du volant 8 vient alors obturer une fuite dont la pression apparait à l'orifice 7 de prise de signal. I20 Détendeur suivant les revendications I,2, 8,9 et II caractèrisé en ce que,à la commande de mise sous pression progressive, la pression du réseau est dirigée à la fois sur un clapet 47 qui se ferme,ssopposant à son propre passage dans le vérin I,et vers un espace délimité par deux joints II et lia dans lesquels eoulisse de faucon étanche la tige 9.Celle-ci présente à sa jonction avec le piston 2,une gorge circulaire 48 pratiquée sur une longueur de génératrice,telle que le piston 2 étant sur sa butée repos,le défaut d'étanchéité du joint II,dt à cette gorge,permette le passage de la pression du réseau dans le vérin I et ainsi le démarrage du piston sur une course suffisante pour obturer le canal de décharge 31,ou vrir la soupape 29 et admettre en aval une légère pressinn.Le débit venant du réseau est alors interrompu par l'étanchéité du joint II,et le piston 2 poursuit sa progression par la pression aval arrivant dans le vérin par le réducteur de débit 5.Un ordre de purge à la commande 13 ouvre le clapet 47 et entraine le retour au repos du piston 2 et le vidage de la pression en aval de l'appareil.