Brevet FR2575517A1 — publié le 19860704

Dispositif à soupapes pour systèmes de soutènement hydrauliques et analogues. L'invention concerne un dispositif à soupapes pour systèmes de soutènement hydrauliques et analogues, comprenant une soupape pilote constituée sous forme d'un tiroirqui commande un groupe de soupapes de distribution à commande hydraulique associées à un groupe de vérins de travail hydrauliques dont les chambres des cylindres sont raccordées aux sorties des soupapes de distribution. On connait par le DE- B 20 38 661 une commande de soutènement hydraulique dans laquelle on utilise en tant que soupape pilote une vanne tournante qui est raccordée du côté entrée à la conduite de pression hydraulique de la taille et à la conduite de retour, et du c8té sortie, au moyen de conduites de commande hydrauliques, aux soupapes de commande montées dans les conduites de raccordement des divers vérins de travail hydrauliques et constituées par des soupapes de distribution à commande hydraulique. De telles commandes de soutènement comprenant des vannes tournantes pouvant être actionnées à la main sont prévues pour une commande manuelle ou pour des commandes combinées à la main et automatique. Suite aux développements et à l'automatisation des commandes de soutènement, on a connu, par exemple par le DE-'A 30 12 883, des commandes de soutènement électro-hydrauliques dans lesquelles on utilise à la place des vannes tournantes des soupapes magnétiques en tant que soupapes pilotes, qui peuvent être commandées électriquement en vue de la commande des diverses manoeuvres telles que l'enlèvement des étançons, l'avance du soutènement, la mise en place des étançons, le déplacement du convoyeur, etc., à partir d'une console de commande centrale ou par un dispositif de commande électronique propre au soutènement. Ces commandes ont besoin dans les systèmes de soutènement modernes d'un nombre relativement important de soupapes magnétiques. Le but de l'invention est surtout d'éviter dans les commandes de soutènement connues et mentionnées plus haut, notamment les commandes de soutènement électro-hydrauliques, les coûts élevés provenant de l'utilisation de coûteuses vannes tournantes ou du grand nombre de soupapes magnétiques. Le but de l'invention est donc de constituer un dispositif à soupapes du type mentionné dans le préambule de manière que son mode d'exécution soit dans l'ensemble plus simple et moins coûteux. Selon l'invention, ce but est atteint par les caractéristiques suivantes: - la soupape pilote est constituée par un distributeur longitudinal entratné par un dispositif de positionnement; - le tiroir de commande du distributeur longitudinal cormnrend au moins un alésage axial duquel partent des alésages radiaux séparés axialement les uns des autres et se terminant à la périphérie du tiroir de commande, un alésage radial débouchant dans une gorge annulaire du distributeur longitudinal conduisant la rression alors nue l'autre alésage radial réalise la liaison hydraulique avec les raccords de commande des conduites de commande hydrauliques des soupapes de distribution qui sont décalées les unes par rapport aux autres en direction axiale. Grâce au dispositif à soupapes selon l'invention, on utilise donc en tant que soupape pilote uf simple distributeur longitudinal qui remplace les vannes tournantes coûteuses qui sont habituelles pour les commandes manuelles, ou les groupes de soupapes magnétiques nécessaires pour les commandes électro-hydrauliques. Les soupapes de distribution associées aux vérins de travail individuels peuvent être commandées hydrauliquement au moyen du distributeur longitudinalDu fait que la liaison hydraulique des raccords individuels du distributeur longitudinal avec la conduite de pression hydraulique ou avec la conduite de retour hydraulique s'effectue par l'intermédiaire de l'alésage axial et des alésages radiaux qui en bifurquent, en liaison avec la gorge annulaire du logement de la vanne, on obtient une constitution simple et fiable du distributeur longitudinal même dans le cas ofl l'on doit commander un nombre important de soupapes de distribution à partir de celle-ci. Dans le même temps, les parcours de commutation du distributeur sont relativement courts, ce qui fait que peut lui donner également des dimensions relativement réduites. Pour la manoeuvre de commutation du distributeur, on 2 5 7 5 5 1 7 peut utiliser un dispositif d'entraînement électrique, hydraulique, pneumatique ou encore mécanique simple et compact. Quand il s'agit de commandes manuelles, l'entratnement peut être réalisé à la main, alors que lorsqu'il s'agit de commandes de soutènement électro-hydrauliques, l'entralnement a lieu avantageusement par voie électrique ou hydraulique. De préférence, l'entraînement de positionnement est constitué par un mécanisme tournant qui entraîne le tiroir de commande, avantageusement par l'intermédiaire d'une broche filetée ou analogue. Selon une autre caractéristique de l'invention, la gorge annulaire susmentionnée du distributeur est relié au disnositif à soupape mattresse, de préférence à commande électromagnétique, qui est raccordé du côté entrée à la conduite de pression et à la conduite de retour du système hydraulique et qui est avantageusement constitué par une soupape à 4/3 voies ou encore par deux soupapes à 3/2 voies. Le dispositif à soupape maîtresse permet de simplifier la constitution du distributeur, en particulier quand les cylindres de commande hydrauliques des soupapes de distribution doivent être soumis non seulement par l'intermédiaire de ce dernier à la pression hydraulique mais doivent être également dégagés de la pression par liaison avec la conduite de retour. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, on utilise pour les soupape de distribution des soupapes à 4/3 voies qui peuvent être commandées hydrauliquement dans les deux directions opposées de manière à pouvoir appliquer alternativement l'agent de pression hydraulique aux chambres des vérins de travail constitués sous forme de vérins à double effet, ou les en dégager. Le distributeur longitudinal Drésente à cet effet deux; orees annulqires 'oui sont respectivement raccordées à l'une des deux sorties du dispositif à soupape ma!tresse, ce qui fait que l'une des deux gorges annulaires est chaque fois reliée au circuit de retour hydraulique quand l'autre gorge annulaire est en liaison avec la conduite de pression hydraulique. Le tiroir de commande comprend deux alésages axiaux espaces axialement, respectivement reliés à la gorge annulaire associée par l'intermédiaire d'un premier alésage radial, et qui commandent respectivement les raccords des conduites de commande hydrauliques des soupapes de distribution par l'intermédiaire d'un second alésage radial. Les conduites de commandes des soupapes de distribution pouvant être commandées hydrauliquement dans les deux directions sont raccordées en deux groupes au distributeur longitudinal,l!un des qrounes pouvant être commandé par l'intermédiaire d'un alésage axial et l'autre groupe par l'intermédiaire de l'autre alésage axial du tiroir de commande, de manière que la soupape de distribution qui est commandée soit soumise à la pression hydraulique sur l'un de ses pistons de commande et soit reliée à la conduite de retour par son autre piston de commande. Cet agencement permet de commander de façon fiable un groupe de soupapes de distribution qui servent à l'application et au dégagement de la pression à des vérins de travail à double effet, à l'aide d'un distribu- teur longitudinal relativement simDle et de faibles dimensions, le changement de direction de l'application de la pression des soupapes de distribution étant déterminé par l'inversion du dispositif à soupape mattresse. Les raccords des conduites de commande sont prévus sur le di-stri- buteur longitudinal à une distance mutuelle aussi réduite nue rossible,en prévoyant des joints d'étanchéité entre les raccords. La longueur axiale des gorges annulaires est au moins égale à la distance entre les alésages radiaux associés aux alésages axiaux. L'invention va maintenant être expliquée plus en détail à l'aide d'un mode de réalisation représenté schématiquement sur le dessin annexé. Le dispositif à soupapes représenté comprend un groupe de soupapes de distribution 10a, 10b, 10c, 10d et 10e qui sont constituées par des soupapes à 4/3 voies. Chacune de ces soupapes de distribution 10a à 10e est raccordée du c6té entrée par le raccord a à une conduite haute pression hydraulique (non représentée) et par le raccord b à une conduite de retour hydraulique (non représentée). Les deux sorties c et d sont reliées aux deux chambres du vérin de travail hydraulique associé (non représenté). A chaque soupape 10a à 10e est associé un vérin de travail hydraulique à double effet qui lui est propre, ou un groupe de vérins de travail hydrauliques à double effet qui lui est propte, et qui peuvent être soumisau choix à la pression en direction de la rentrée et en direction de la sortie par l'intermédiaire de la 25735 17 soupape de distribution correspondante. Les soupapes de distribution 10a à 10e, dont le nombre peut varier, peuvent être commutées hydrauliquement dans les deux directions. Les cylindres de commande sont désignés en 11 et 12. Les cylindres de commande 11 sont raccordés aux conduites de commande hydrauliques 13, alors que les cylindres de commande 12 sont raccordés aux conduites de commande hydraulique 14. Quand les cylindres de commande 11 sont soumis à la pression par l'intermédiaire des conduites de commande 13, les soupapes de distribution 10a à 10e sont commutées dans un sens, et en sens inverse quand les cylindres de commande 12 sont soumis à la pression par l'intermédiaire des conduites de commande 14, de manière que dans un cas les vérins de travail raccordés soient soumis à la pression dans le sens de leur rétraction et dans l'autre cas à la pression dans le sens de leur déploiement. La commande des soupapes de distribution 10a à 10e s'effectue par l'intermédiaire d'une soupape pilote se présentant sous la formedu dis- tributeur longitudinal 15 dont n'est représenté sur le dessin--ue le tiroir de commande 16 qui ne peut être déplacé essentiellement qu'axialement en direction de la double flèche A, et non son logement. La manoeuvre de commutation du tiroir de commande 16 est réalisée au moyen d'un dispositif de positionnement 17 constitué de préférence sous forme d'un dispositif d'entraînement tournant. On peut prévoir un dispositif de positionnement 17 qui est électrique, hydraulique, pneumatique ou encore mécanique. Dans le mode de réalisation représenté, le dispositif de positionnement 17 est constitué par un petit moteur 18, avantageusement un moteur pas-à-pas, qui entraîne par l'intermédiaire de pignons 19 et 20 une broche 21 qui se visse dans un alésage taraudé à l'extrémité du tiroir de commande 16. Le tiroir de commande 16 est bloqué en rotation dans son logement par des guides à ressort et à rainure ou analogues 22, ce guide à ressort et à rainure permettant dans le même temps le mouvement axial du tiroir de commande en direction de la flèche A. Du logement du distributeur longitudinal 15 ne sont représentées sur le dessin que deux gorges annulaires 23 et 24 disposées à une certaine distance l'une de l'autre, respectivement raccordées par des conduites 25755 1 7 de raccordement hydrauliques 25 ou 26 aux deux sorties d'un dispositif à soupape mattresse 27 qui est relié du côté entrée à la conduite de pression hydraulique P et à la conduite de retour hydraulique R. Le dispositif à soupape maîtresse est constitué sous forme d'une soupape à 4/3 voies qui peut être commutée électro-magnétiquement. On peut également utiliser dans ce cas deux soupapes à 3/2 voies à la place de la soupape à 4/3 voies. Ce qui est essentiel est que lors de la commutation du dispositif à soupape mattresse 27, la gorge annulaire 23 puisse être mise en liaison avec la conduite de pression P et la gorge annulaire 24 avec la conduite de retour R, ou inversement que la gorge annulaire 24 puisse être mise en liaison avec la conduite de pression P et la gorge annulaire 23 avec la conduite de retour R. Dans la position de commutation neutre qui est représentée, les gorges annulaires 23 et 24 sont reliées à la conduite de retour R. Les conduites de commande 13 des soupapes de distribution 10a à e sont raccordées au distributeur 15 -ar des raccords 28 disposés axialement étroitement les uns contre les autres, des joints d'étanchéité 29 étant prévus entre les raccords 28, ces joints rendant étanches les raccords avec le logement du tiroir les uns par rapport aux autres. De façon correspondante, les conduites de commande hydrauliques 14 sont rassemblées en un groupe et montées dans des raccords 30 du logement du tiroir, des joints 31 étant également prévus entre ces raccords 30. Les raccords de commande 29 et 31 peuvent être constitués sous forme de simples alésages percés dans le logement du tiroir de commande. Le tiroir de commande 16 du distributeur 15 com.nrend deux alésages axiaux 32 et 33 séparés axialement, débouchant respectivement à leurs deux extrémités dans des alésages radiaux 34 ou 35. Les alésages radiaux 34 débouchent dans les gorges annulaires 23 et 24 alors que les autres alésages radiaux 35 débouchent sur la périphérie du tiroir de commande 16 et réalisent en cet endroit la liaison avec les conduites de commande 13 ou 14. On peut voir que les conduites de commande 13 peuvent être commandées hydrauliquement par l'intermédiaire de la gorge annulaire 23 et de l'alésage axial 32 ainsi que par les alésages radiaux associés 34 et 35, alors que les autres conduites de commande 14 peuvent être commandées par l'intermédiaire de la gorge annulaire 24, de l'alésage axial 33 et des alésages radiaux associés 34 et 35. Dans la position de commutation du distributeur 15 qui est renrésenté, les deux alésages axiaux 32 et 33 sont reliés par l'intermédiaire des alésages radiaux 35 aux conduites de commande respectives 13 et 14, qui conduisent aux cylindres de commande 11 et 12 de la soupape de distribution 10e. Dans ce cas, les cylindres de commande 11 et 12 sont hors de pression du fait que la soupape maîtresse 27 est dans sa position neutre dans laquelle les deux conduites 25 et 26, et de ce fait les deux gorges annulaires 23 et 24, sont reliées à la conduite de retour R. Si l'on fait commuter la soupape maîtresse 27 de manière que la gorge annulaire 23 vienne en liaison par l'intermédiaire de la conduite 25 avec la conduite de pression P et que la gorge annulaire 24 vienne en liaison avec la conduite de retour R par l'intermédiaire de la conduite 26, la soupape de distribution 10e, du fait de l'application de la pression à son cylindre de commande 11, est commutée par l'intermédiaire de la conduite de commande associée 13 qui est commandée par le distributeur 15 de manière que le vérin de travail qui lui est raccordé soit soumis à l'action de l'agent de pression hydraulique en direction de sa rétraction ou en direction de son déploiement en fonction de l'agencement de commutation. Un changement d'application de la pression au vérin de travail à double effet qui est associé à la soupape de distribution 10e est réalisé en faisant commuter la soupape maîtresse 27 dans une position dans laquelle la gorge annulaire 24 est reliée à la conduite de pression hydraulique P et la gorge annulaire 23 à la conduite de retour hydraulique R. Le cylindre de commande 12 de la soupape de distribution e est donc soumis à l'agent de pression et l'autre cylindre de commande 11 est dégagé de la pression hydraulique, ce qui fait que la soupape de distribution 10e est commutée vers son autre position. On peut voir que par l'intermédiaire des alésages radiaux 32 et 33, il est possible de commander individuellement les raccords de commande 28 et 30 et de ce fait les soupapes de distribution 10a à 10e, le cylindre de commande 11 ou le cylindre de commande 12 de la soupape de distribution excitée étant respectivement reliés à la conduite de pression P alors que l'autre cylindre de commande 12 ou 11 de cette soupape de distribution est relié à la conduite de retour R, et qu'en outre la direction de la commutation peut 8tre inversée par commutation de la soupape maîtresse 27. Il va de soi que les alésages axiaux 32 et 33 ont une longueur telle qu'il est possible de maintenir par l'intermédiaire des alésages radiaux 34 la liaison avec la-gorge annulaire associée 23 ou 24 dans chaque position de commutation de la vanne longitudinale. La longueur des gorges annulaires 23 et 24 est de 0 ce fait au moins égale au parcours de commutation du tiroir de commande 16 ou à la distance la plus grande séparant les raccords de commande 28 ou 30 à l'intérieur des deux groupes. 2 5 7 5 5 1 7 REVENDICATIONS 1. Dispositif à soupapes pour systèmes de soutènement hydrauliques et analogues, comprenant une soupape pilote constituée sous forme d'un tiroir qui commande un groupe de soupapes de distribution à commande hydraulique associées à un groupe de vérins de travail hydrauliques dont les chambres des cylindres sont raccordées aux sorties des soupapes de distribution, caractérisé par les caractéristiques suivantes: - la soupape pilote est constituée par un distributeur longitudinal (15) entratnée par un dispositif de positionnement (17); - le tiroir de commande (16) du distributeur longitudinal (15) comprend au moins un alésage axial (32, 33) duquel partent des alésages radiaux (34, 35) séparés axialement les uns des autres et se terminant à la périphérie du tiroir de commande, un alésage radial (34) débouchant dans une gorge annulaire (23, 24) du 'distributeur conduisant la pression alors que l'autre alésage radial (35) réalise la liaison hydraulique avec les raccords de commande (28, 30) des conduites de commande hydrauliques (13, 14) des soupapes de distribution (10a à 10e) qui sont décalées les unes par rapport aux autres en direction axiale. 2. Dispositif à soupapes selon la revendication 1, caractérisé en ce que la gorge annulaire (23, 24) du distributeur (15) est relié à un dispositif à soupape maîtresse (27), actionné de préférence électro- magnétiquement, qui est raccordé du côté entrée à la conduite de pression et à la conduite de retour (P, R) du système hydraulique. 3. Dispositif à soupapes selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif à soupape maîtresse (27) est constitué par une soupape à 4/3 voies ou par deux soupapes à 3/2 voies. 4. Dispositif à soupapes selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif de positionnement (17) est constitué par un dispositif d'entraînement tournant. 5. Dispositif à soupapes selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de positionnement (17) entraîne par l'intermédiaire d'une broche filetée (21) le tiroir de commande (16) qui est bloqué en rotation. 6. Dispositif à soupapes selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le distributeur (15) comirend deux gorges annulaires (23, 24) qui sont respectivement raccordées à l'une des deux sorties du dispositif à soupape maîtresse (27), en ce qu'en outre le tiroir de commande (16) comprend deux alésages axiaux (32, 33) séparés axialement l'un de l'autre, respectivement reliés par l'intermédiaire d'un premier alésage radial (34) à la gorge annulaire associée (23, 24) et commandant respectivement par l'intermédiaire de seconds alésages radiaux (35) les raccords (28, 30) des conduites de commande hydrauliques (13, 14) des soupapes de distribution (10a à 10e), lesdites soupapes de distribution (10a à 10e), constituées de préférence sous forme de soupapes à 4/3 voies, pouvant être commandées hydrauliquement pour appliquer alternativement la pression ou dégager de la pression les-deux chambres des vérins de travail qui leur sont raccordés, dans les deux directions de commutation, et les conduites de commande (13, 14) étant raccordées en deux groupes au distributeur longitudinal (15), l'un des groupes pouvant être commandé par l'intermédiaire de l'un des alésages axiaux (32) et l'autre groupe par l'intermédiaire de l'autre alésage axial (33) de façon que la soupape de distribution respectivement commandée soit soumise à la pression hydraulique par l'un de ses- cylindres de commande (11 ou 12) et soit reliée par l'autre de ses cylindres de commande (12 ou 11) à la conduite de retour. 7. Dispositif à soupapes selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la longueur de la gorge annulaire ou des gorges annulaires (23, 24) et la longueur de l'alésage axial ou des alésages axiaux (32, 33) est au moins égale au parcours de commutation du tiroir de commande (16).