Brevet FR2591659A1 — publié le 19870619

La présente invention concerne des moteurs pneumatiques alternatifs comprenant un cylindre, un piston mobile dans le cylindre et un système de distribution pour commander le déplacement du piston dans un sens et dans l'autre, celui-ci étant, bien entendu relié à I'organe à entrainer, par exemple une pompe. Généralement le piston commande un distributeur à tiroir qui est relié à différents systèmes qui commandent des soupapes d'admission et d'échappement qui sont liées mécaniquement entre elles. Une telle disposition présente de nombreux inconvénients. En effet, elle est complexe à réaliser et par conséquent chère et, de plus, elle est source de frottements parasites qui peuvent aller jusqu'à un blocage du mécanisme. L'invention permet de remédier à ces inconvénients. Le système de distribution, selon l'invention est destiné à un moteur pneumatique alternatif du type comprenant un cylindre dans lequel se déplace alternativement dans un sens et dans l'autre un piston délimitant deux chambres à volume variable, un distributeur relié à une source d'air comprimé et commandé par le piston, des moyens pour la mise à l'admission et la mise à l'échappement d'au moins une chambre à volume variable commandée par le distributeur et est caractérisé en ce qu'il comprend au moins un puits dans lequel est mobile librement un clapet, susceptible d'occuper deux poSitions, une position de fermeture de l'admission de la chambre et simultanément de mise à l'air libre de celle-ci et une position d'ouverture de l'admission de la chambre avec fermeture simultanée de la mise à l'air libre, la position du clapet étant pilotée par le distributeur qui comprend un tiroir mobile dans un alésage et relié par une tige au piston, de manière que dans une position extrême du piston de l'air comprimé soit admis sur une face du clapet pour le maintenir dans la position correspondante, tandis que dans l'autre position extrême dudit piston, ladite face du clapet soit mise à l'air libre. Grace à une telle disposition qui est très simple, on supprime un grand -nombre de pièces ce qui évite tous les frottements parasites et permet d'assurer un fonctionnement très sûr. Une telle disposition permet d'être appliquée aux moteurs pneumatiques alternatifs de type différentiel. Suivant une autre caractéristique visant un moteur du type dans lequel il est prévu pour chaque chambre à volume variable une admission et une mise à l'air libre, le système de distribution est caractérisé en ce qu'il comprend deux clapets montés libres dans des puits correspondants, le premier clapet étant susceptible d'occuper deux positions, une position de fermeture de l'admission de la première chambre et simultanément de la mise à l'air libre de celle-ci et une position d'ouverture de l'admission avec fermeture simultanée de la mise à l'air libre de ladite première chambre, tandis que le secohd clapet est destiné à occuper deux positions, une position de fermeture de l'admission de la seconde chambre et simultanément de mise à l'air libre de celle-ci et une position d'ouverture de l'admission avec fermeture simultanée de la mise à l'air libre de ladite seconde chambre le tiroir du distributeur étant aménagé de manière que dans une position extrême du piston il commande l'admission d'air comprimé du coté d'une face du premier clapet afin de fermer l'admission de la première chambre tandis que la même face du second clapet est mise à l'air libre afin que la seconde chambre soit à l'admission, tandis que dans la position extrême opposée du piston ladite face du premier clapet est mise à l'air libre pour permettre l'ouverture de l'admission de la première chambre, le second clapet recevant de l'air comprimé du côté de la face correspondante pour fermer l'admission de la seconde chambre. Enfin suivant une dernière caractéristique constructive, les clapets sont constitués chacun d'un piston monté coulissant dans le puits correspondant et présentant une tête avec au voisinage une gorge pourvue d'un joint, ladite tête étant prolongée par une jupe présentant en un point intermédiaire de sa longueur un joint à lèvres, et à son extrémité libre un joint, les puits correspondants présentant une surface cylindrique dans laquelle est monté coulissant le piston, un épaulement avec lequel coopère le joint à lèvres, dans une position extrême du clapet correspondant à l'admission de la chambre et un siège destiné à coopérer avec le joint de l'extrémité libre dans la position correspondant à la fermeture de l'admission. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à des modes de réalisation particuliers donnés à titre d'exemple seulement et représentés aux dessins annexés, dans lesquels Figure 1 est une vue en coupe schématique montrant un moteur pneumatique selon l'invention avec l'admission d'un côté du piston. Figure 2 est une vue en coupe montrant le moteur de la figure 1 avec l'admission du côté opposé à celui de la figure 1. Figures 3 et 4 montrent en coupe une variante de réalisation de l'invention. Le moteur représenté aux figures 1 et 2 est un moteur alternatif avec un cylindre 1 dans lequel peut se déplacer alternativement dans un sens et dans l'autre un piston 2 séparant l'intérieur du cylindre en deux chambres à volume variable 4 et 5. Le cylindre porte a son extrémité supérieure un ensemble de distribution désigné par la référence 3. Le piston 2 comporte dans sa partie centrale un taraudage 7 dans lequel est vissé le filetage correspondant 8 d'une douille 9 qui comporte un alésage interne 10 dans lequel est logé le talon 11 d'une tige 12 de commande d'un distributeur 13. Le talon 11 est inséré entre deux ressorts de compression 15 et 16, le ressort 15 coopérant avec un épaulement 14 et la face correspondante du talon, tandis que le ressort 16 est inséré entre le fond 18 de l'alésage 10 et ledit talon 11. La douille coulisse dans un trou 20 du fond du cylindre 1 avec interposition d'un joint 21 logé dans une gorge 22. La tige 12 à son extrémité opposée au talon 11 est fixée à un tiroir 25 du distributeur 13. Le distributeur 13 comporte un alésage cylindrique 24 dans lequel est mobile le tiroir 25, celui-ci comprenant deux gorges 26 et 27 dans lesquelles sont logés des joints respectivement 28 et 29, les gorges étant séparées par une partie 30 du tiroir qui est d'un diamètre inférieur à celui de l'alésage 24. L'ensemble de distribution 3 comprend un premier clapet 31 mobile dans un puits 32 et un second -clapet 33 mobile dans un puits 34. Le premier clapet 31 comprend un piston avec une tête 42 au voisinage de laquelle est pratiquée une gorge 45 recevant un joint 46, ledit piston étant prolongé par une jupe comportant en un point intermédiaire de sa longueur un joint à lèvres 39 destiné à coopérer avec un épaulement 40 du puits 32, tandis qu'à son extrémité libre, ladite jupe est pourvue d'un joint 36 destiné à coopérer avec un siège 37. Le premier clapet 31 présente une tête 42 dont la surface est supérieure à celle destinée à coopérer avec le siège 37, ladite tête comportant une gorge 45 recevant un joint 46 destiné à coopérer avec la surface latérale du puits 32. Dans le puits 32, à sa partie inférieure débouche un conduit 47 destiné à être relié à une source d'air comprimé, tandis qu'au dessus du siège 37 est prévu un conduit 48 communiquant avec la chambre 4. Le puits 32 comporte au-dessus de l'épaulement 40 une ouverture de mise à l'air libre 49, tandis qu'à son extrémité supérieure il est prévu une ouverture 50 qui, par un canal 51, est reliée à une ouverture 52 s'ouvrant dans l'alésage 24 au voisinage de son extrémité inférieure. Le conduit 47 comporte une dérivation 53 qui délnouche dans la partie inférieure du puits 34 en dessous d'un siège 65 avec lequel coopère un joint 66 porté par le clapet 33. I1 est prévu un canal 55 qui débouche par une ouverture 56 dans l'alésage 24, celui-ci étant par une ouverture 5;, un canal 58 et une ouverture 59 en communication avec l'extrémité supérieure du puits 34. La distance séparant les ouvertures 56 et 57 est inférieure à la longueur de la partie 30, ces ouvertures étant disposées de manière que lorsque le tiroir est dans la position haute elles sont en communication. Au-dessus du siège 65, il est prévu une ouverture 61 qui communique avec un canal 62 débouchant par une ouverture 63 dans la chambre 5. Le clapet 33 est identique au clapet 31 et comporte un joint à lèvres 67 destiné, lorsque le joint 66 est écarté du siège 65 à coopérer avec un épaulement 68 du puits 34. Au-dessus de l'épaulement 68, le puits 34 comporte une ouverture de mise à l'air libre 60. Le clapet 33 comporte une tête 69 et une gorge 71 au voisinage de ladite tête dans laquelle est inséré un joint 70. Dans l'alésage 24, il est prévu deux trous 70 et 71 pour la mise à l'air libre de l'alésage 24 respectivement dans la position basse et haute du tiroir 25. Le fonctionnement est le suivant L'air comprimé arrive par le conduit 47, passe par la dérivation 53 pour alimenter la chambre 5 par le puits 34, l'ouverture 61, le canal 62 et l'ouverture 63. Une partie de l'air comprimé passe par le canal 55 ltou- verture 56 circule autour de la partie 30 passe par le trou 52, le canal 51 et l'ouverture 50 pour pousser le clapet 31 de manière que le joint 36 porte contre le siège 37 afin que le conduit 48 soit isolé de l'admission, mais directement en communication avec l'ouverture de mise à l'air libre 49. Le piston 2 se déplace dans le sens de la flèche (figure 1) et le clapet 31 reste fermé tandis que le clapet 33 reste ouvert puisque la partie du puits 34 situé au-dessus de sa tête 69 est directement relié à l'air libre par l'ouverture 59 le canal 58 et le trou 70. Lorsque le piston 2 arrive en position haute le ressort 16 est comprimé et il pousse le talon 11 de la tige 12 de sorte que le tiroir 25 coulisse pour venir occuper la position représentée à la figure 2. Dans cette position du tiroir 25, l'air comprimé arrivant par la dérivation 53 passe par le canal 55, l'ouverture 56, l'ouverture 57, le canal 58 et l'ouverture 59 de sorte que le clapet 33 est poussé de manière que le joint 66 soit appliqué sur le siège 65. Le joint à lèves 67 est dégagé de l'épaulement 68 et ainsi la chambre 5 se trouve à l'air libre par l'ouverture 63, le canal 62, l'ouverture 61, le puits 34 et l'ouverture 60. La partie du puits 32 située au-dessus de la tête 42 se trouve à l'air libre car elle est en communication avec le trou 71 par l'ouverture 50, le canal 51 et l'ouverture 52 de sorte que l'air comprimé arrivant par le conduit 47 pousse le clapet 31 pour le dégager du siège 37 et passe par le conduit 48 pour pénétrer dans la chambre 4 afin de pousser le piston 2 dans le sens de la flèche (figure 2). Lorsque le piston 2 arrive en position basse le cycle se reproduit comme exposé pour la figure 1 et ainsi de suite. Aux figures 3 et 4, on a représenté une variante de réalisation destinée à des moteurs pneumatiques alternatifs du type différentiel. Le moteur comprend un cylindre 80 avec un piston 81 délimitant deux chambres 82 et 83. Le cylindre 81 est solidaire d'une douille 84 guidée dans une ouverture 85 du fond du cylindre avec un joint 86 logé dans une gorge 87. La douille 84 comporte un alésage 88 dans lequel est mobile le talon 89 d'une tige 90 de commande d'un tiroir 91 mobile dans un alésage 92 du système de distribution désigné dans son ensemble par la référence 95. Le système de distribution 95 comporte un puits 96 dans lequel est mobile un clapet 97 qui comporte une tête 102, une gorge 104 dans laquelle est engagé un joint 103 et, du côté opposé à la tête 102 un joint 98 destiné à coopérer avec un siège 99. Le clapet 97 est pourvu d'un joint à lève. 100 destiné à coopérer avec un épaulement 101 du puits 96. Le système de distribution 95 comporte un conduit 110 destiné à etre relié à une source d'air comprimé une dérivation 111 déhouchant dans un canal 112 s'ouvrant par une ouverture 113 au voisinage de l'extrémité inférieure du cylindre 80 dans la chambre 83. Dans le canal 112 s'ouvre un canal 114 qui corrporte une ouverture 115 s'ouvrant dans l'alésage 92, celui-ci comportant une ouverture 116 qui communique par un canal 117 et une ouverture 118 avec l'extrémité supérieure du puits 96. Le puits 96 comporte un trou de mise à l'air libre 120, un conduit 121 d'admission dans la chambre 82. Le talon 89 est inséré entre deux ressorts de compression 122 et 123 et l'alésage 92 comporte un trou de mise à l'air libre 125. Dans ce mode de réalisation la chambre 83 est toujours à l'admission, tandis- que la chambre 82 est, alternativement mise en pression à l'échappement. La surface supérieure du piston 81 est double de la surface inférieure de sorte que les forces sont égales, dans les deux sens de déplacement du piston. Le fonctionnement est le suivant L'air comprimé arrivé par le conduit 47 (figure 3) passe dans la dérivation 111 et arrive par le canal 114, l'ouverture 115, l'ouverture 116, le canal 117 et l'ouverture 118 dans le puits 96 du côté de la tête 102 du clapet 97. Ce dernier est poussé pour coopérer avec le siège 99 de sorte que la chambre 82 est à l'échappement par le conduit 121 et le trou 120. L'air comprimé passe également par le canal 112 pour alimenter la chambre 83. Lorsque le piston 81 arrive dans sa position haute, le ressort 123 étant comprimé il pousse la tige 90 de sorte que le tiroir 91 est déplacé vers le haut et l'admission d'air dans la partie haute du puits 96 est coupée, celle-ci étant mise à l'air libre par l'ouverture 118, le canal 117 et les ouvertures 116 et 125. Le clapet 97 se trouve alors poussé vors le haut (figure 4) son joint à lèvre; 100 venant coopérer avec l'épaulement 101 tandis que le conduit 121 se trouve à l'admission. L'air comprimé tend à déplacer le piston 81 vers le bas, tandis que l'air comprimé contenu dans la chambre 83 passe par le canal 112, la dérivation 111 et le conduit 121. Lorsque le piston 81 est en position basse le tiroir 91 revient dans la position de la figure 3 et la chambre 82 se trouve à l'échappement. Bien entendu, l'invention n'est pas limités aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et représentés. On pourra y apporter de nombreuses modifications de détail sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10- Système de distribution pour moteur pneumatique alternatif du type comprenant un cylindre dans lequel se déplace alternativement dans un sens et dans l'autre un piston délimitant deux chambres à volume variable, un distributeur relié à une source d'air comprimé et commandé par le piston, des moyens pour la mise à l'admission et la mise à l'échappement d'au moins une chambre à volume variable commandé par le distributeur caractérisé en ce qu'il comprend au moins un puits (96) dans lequel est mobile librement un clapet (97), susceptible d'occuper deux positions, une position de fermeture de l'admission de la chambre (82) et simultanément de mise à l'air libre de celleci et une position d'ouverture de l'admission de la chambre (82) avec fermeture simultanée de la mise à l'air libre, la position du clapet (97) étant pilotée par le distributeur (91) qui comprend un tiroir mobile dans un alésage et relié par une tige au piston (81), de manière que dans une position extrême du piston (81) de. l'air comprimé soit admis sur une face (102) du clapet (97) pour le maintenir dans la position correspondante, tandis que dans l'autre position extrême dudit piston (81), ladite face (102) du clapet (97) soit mise à l'air libre. 2 - Système de distribution selon la revendication 1 et du type dans lequel il est prévu pour chaque chambre à volume variable une admission et une mise à l'air libre caractérisé en ce qu'il comprend deux clapets (31-33) montés libres dans des puits correspondants, le premier clapet (31) étant susceptible d'occuper deux positions, une positions de fermeture de l'admission de la première chambre (4) et simultanément de la mise à l'air libre de celle-ci (4) et une position d'ouverture de l'admission avec fermeture simultanée de la mise à l'air libre de ladite première chambre (4), tandis que le second clapet est destiné à occuper deux positions, une position de fermeture de l'admission de la seconde chambre (5) et simultanément de mise à l'air libre de celle-ci (5) et une position d'ouverture de l'admission avec fermeture simultanée de la mise à l'air libre de ladite seconde chambre (5) le tiroir (25) du distributeur étant aménagé de manière que dans une position extrême du piston (2) il commande l'admission d'air comprimé du côté d'une face du premier clapet (31) afin de fermer l'admission de la première chambre {4) tandis que la même face du second clapet (33) est mise à l'air libre afin que la seconde chambre soit à l'admission, tandis que dans la position extrême opposée du piston (2) ladite face du premier clapet 31 est mise à l'air libre pour permettre l'ouverture de l'admission de la première chambre (4), le second clapet (33) recevant de l'air comprimé du côté de la face correspondante pour fermer l'admission de la seconde chambre. 3 - système de distribution selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les clapets (31,33,97) sont constitués chacun d'un piston monté coulissant dans le puits correspondant et présentant une tête (42) avec au voisinage une gorge (45) pourvue d'un joint (46), ladite tête étant prolongée par une jupe présentant en un point intermédiaire de sa longueur un joint à lèvres (39), et à son extrémité libre un joint (36), les puits correspondants (32) présentant une surface cylindrique dans laquelle est monté coulissant le piston, un épaulement (39) avec lequel coopère le joint à lèvres (39), dans une position extrême du clapet correspondant à l'admission de la chambre (4) et un siège (37) destiné à coopérer avec le joint (36) de l'extrémité libre dans la position correspondant à la fermeture de l'admission.