Brevet FR2598482A1 — publié le 19871113

L'invention concerne une vanne de sécurité, en particulier un distributeur 5/4 comportant une entrée d'alimentation, deux sorties de travail et deux sorties d'échappement pour un élément moteur actionné par un fluide sous pression, par exemple un vérin à double 5 effet de presse, comportant aussi deux tiges montées en parallèles, pouvant être actionnées par des vannes de commande et associées chacune à un clapet de travail et un tiroir, ces derniers étant mutuellement couplés par un circuit, ainsi qu'une chambre tampon pour l'alimentation des vannes de commande. Les vannes de sécurité du type mentionné ci-dessus sont utilisées dans la technique, par exemple pour commander l'embrayage et le freinage des presses excentriques. Cependant, dans ces dispositifs qui sont actionnés dans les deux sens, par exemple par des vérins à double effet, les commandes sont, pour des raisons de sécurité, 15 formées de matériels très coûteux. Elles nécessitent, par exemple, des vannes doubles avec supervision électrique et commandes électriques de sécurité qui sont très chères. L'invention a, au contraire, pour objet de créer une vanne de sécurité du type mentionné dans le préambule, de manière que des 20 dispositifs à double action, comme par exemple un vérin à double effet, puissent être mis hors service d'une manière fiable en cas d'erreur. Suivant l'invention, il est prévu que chaque tige de soupape est pourvue d'un clapet de commande avec un siège de soupape associé 25 et que les deux clapets de commande sont placés dans un canal reliant la première sortie de travail B à la première sortie d'échappement S et commutés l'un après l'autre. Les deux clapets de commande sont, de préférence, rappelés, en permanence, dans le sens de la fermeture de la tige de soupape, par 30 un ressort. Dans l'entrée d'alimentation, il est prévu, de préférence, un clapet antiretour pour garder la pression en cas de panne de l'alimentation sous pression. Enfin, l'une des deux chambres tampons est pourvue, de 35 préférence, d'une soupape d'échappement ouverte en cas de panne de l'alimentation sous pression, cette soupape étant actionnée par le fluide sous pression à partir de l'entrée d'alimentation dans le sens de la fermeture. Un exemple de réalisation, suivant l'invention, va maintenant être décrit en se référant aux dessins, dans lesquels: la Fig. 1 est une vue en coupe d'un vanne, suivant l'invention, en position de repos, la Fig. 2 est une vue en coupe de la vanne de la Fig. 1, en position de travail, et la Fig. 3 est une vue en coupe de la vanne des Figs. 1 et 2, en cas-,de faute. La vanne de sécurité 10 de la Fig. 1 comporte un corps 12 et est utilisée pour commander un vérin à double effet 14. Le corps 12 est pourvu d'une entrée d'alimentation P, de deux 15 sorties de travail A et B, et de deux sorties de retour R et S. Dans le corps, sont montées deux tiges de soupape 16 parallèles, chacune étant reliée à un clapet de travail 18 et à un tiroir 20. Les deux tiroirs 20 sont, dans leur partie médiane, pourvus chacun d'un axe 22 de diamètre plus faible, de manière qu'entre la paroi latérale de 20 l'axe 22 et celle du corps soit créée une chambre annulaire 24. Les tiroirs 20 ont une partie supérieure qui travaille avec un siège 26 et une partie inférieure qui travaille avec un siège 42 et un siège 86. Les deux chambres annulaires 24 sont réunies par des circuits, 25 c'est-àdire qu'un canal 28 part de la chambre annulaire 24 de gauche vers l'alésage du tiroir 20 de droite et débouche dans celui-ci directement devant son siège. De même, un canal 30 part de la chambre annulaire 24 de droite vers l'alésage du tiroir 20 de gauche et débouche dans celui-ci, directement devant son siège 26. Chacune des deux tiges de soupape 16 est pourvue, à son extrémité opposée à son clapet de travail 18, d'un clapet de commande 32 qui travaille avec un siège 34 prévu dans le corps 12. Les clapets de commande sont guidés dans des alésages du corps 12 et chacun d'eux est rappelé en position de fermeture, c'est-à-dire contamment contre 35 le siège 34, par un ressort comprimé 38. Les clapets de travail 18 sont associés à des sièges 40 de manière que la liaison entre la sortie de travail A et la sortie de retour R puisse être ouverte, comme à la Fig. 1, ou fermée, comme à la Fig. 2. Les deux clapets de commande 32 sont commutés en position de 5 travail l'un après l'autre et ils se trouvent dans un canal 36 qui va de la sortie de travail B à la sortie de retour S. A la Fig. 1, ce chemin de liaison de B vers S est fermé tandis qu'à la Fig. 2 il est ouvert. Les tiroirs 20 ouvrent et ferment alternativement les liaisons 10 partant de l'entrée d'alimentation P vers les sorties de travail A et B. A la Fig. 1, la liaison de P vers B est ouverte et la laison de P vers A est fermée, tandis qu'à la Fig. 2, la liaison de P vers B est fermée et la liaison de P vers A est ouverte. La vanne de sécurité 10 est commandée par des vannes de 15 commande 58 et 60 qui peuvent être actionnées manuellement, mais aussi électriquement, électromagnétiquement, mécaniquement ou pneumatiquement. A la vanne 58 est associée une chambre tampon 44 et à la vanne une chambre tampon 46. La chambre tampon 44 communique avec la vanne de commande 58 par un conduit 54, et avec le canal 30 par un passage 48 et un canal annulaire 50, Fig. 2. La chambre tampon 46 communique avec la vanne de commande 60 par un conduit 56, et avec le canal 28 par un passage 48 et un canal 25 annulaire 52, Fig. 2. Par l'intermédiaire de la vanne de commande 58 et d'un conduit 62, le clapet de travail 18 de droite peut être soumis à l'action de la pression; de même, par l'intermédiaire de la vanne de commande 60 et d'un conduit 64, le clapet de travail 18 de gauche peut être 30 soumis à l'action de la pression. La chambre tampon 44 est pourvue d'une soupape d'échappement 74 dont le clapet est poussé en permanence par la pression d'alimentation produite dans une chambre 72 communiquant avec l'entrée P par une dérivation 70. En cas de chute de l'alimentation, la soupape d'échappement 74 s'ouvre et la chambre tampon 44 se vide par une ouverture d'échappement, Fig. 2, par exemple vers l'atmosphère. Le fluide sous pression passe de l'entrée d'alimentation P dans la chambre d'alimentation 66 et, de là, suivant la position des tiroirs 20, soit vers la sortie de travail B, soit vers la sortie de travail A. Entre l'entrée P et la chambre d'alimentation 66, est monté un clapet anti- retour 68 qui évite tout retour, c'est-à-dire tout courant de fluide sous pression de la chambre 66 vers l'entrée P. La sortie de travail B de la vanne 10 est reliée à une chambre et la sortie de travail A à une chambre 78 d'un vérin à double 10 effet 14 dont le piston 82 peut être soumis à la pression par la chambre 78 ou la chambre 80. La sortie A peut être, suivant la position du clapet de travail 18 et celle du clapet de soupape 20, reliée, par une chambre 84, à l'entrée d'alimentation P, Fig. 2, ou à la sortie de retour R, Fig. 1. 15 La vanne de sécurité suivant l'invention fonctionne comme suit. Dans la position de repos montrée à la Fig. 1, les deux vannes de commande 58 et 60 sont fermées, c'est-à-dire que les deux clapets de travail 18 ne sont pas soumis à la pression. Les tiges de soupape 16 sont repoussées par les ressorts 38 dans la position montrée à la 20 Fig. 1, dans laquelle la liaison entre la sortie A et la sortie R est ouverte et la liaison entre l'entrée P et la sortie A fermée. Au contraire, la liaison entre l'entrée P et la sortie B est ouverte et la liaison entre la sortie B et la sortie S fermée. Le fluide sous pression peut donc passer de l'entrée d'alimenta25 tion P vers la sortie de travail B et, de là, dans la chambre 80 du vérin 14, par le clapet anti-retour 68 qui est ouvert par le fluide sous pression et la chambre d'alimentation 66. La chambre 78 du vérin 14 se vide par la sortie A, la chambre 84 et la sortie de retour R. La sortie de travail A est reliée à la chambre 78 par un conduit 88 30 tandis que la sortie B est reliée à la chambre 80 par un conduit 90. Le piston du vérin 14 est donc soumis à la pression existant à la sortie B et prend la position montrée à la Fig. 1. Si l'alimentation en pression chute à l'entrée P, c'est-à-dire qu'il n'y a plus aucune pression de fluide à l'entrée P, le clapet 35 anti-retour 68 se ferme et empêche le fluide de s'échapper de la chambre d'alimentation 66. Un échappement de B vers S par le canal 36 est aussi évité car les deux sièges 34 sont fermés par les clapets de commande 32. Un échappement du fluide sous pression vers la sortie A est évité par les tiroirs 20. La pression se maintient aussi, en cas de 5 chute de pression, à la sortie B et donc dans la chambre 80 du vérin 14, si bien que le piston 82 reste dans position montrée à la Fig. 1, même quand le vérin a une position verticale. En cas de chute de pression à l'entrée P, comme mentionné ci-dessus, il n'y a plus de pression provenant de la dérivation 70 10 dans la chambre 72 et la soupape d'échappement 74, qui peut être rappelée en position d'ouverture, par exemple par un ressort non montré, s'ouvre et libère son siège, si bien que la liaison entre la chambre tampon 44 et l'ouverture d'échappement 76 est établie et que la chambre 44 se vide dans l'atmosphère. Donc, la pression d'alimenta15 tion sur la vanne de commande 58 chute et le clapet de travail 18 de droite ne peut plus être mis sous pression même en cas d'actionnement de la vanne 58. Si maintenant on actionne la vanne de commande 60 et donc qu'on applique de la pression au piston 18 de gauche et que la tige 16 de 20 gauche est commutée dans la position montrée à la Fig. 2, il n'y a aucun changement car le chemin de B vers S reste toujours fermé, comme avant, par le clapet de commande 32 de droite, et le chemin de B vers A est fermé par le tiroir 20 de droite. En effet, comme déjà mentionné, le clapet 18 de droite reste dans la position montrée à la 25 Fig. 1, car il ne peut être mis sous pression par le vanne de commande 58. La vanne de sécurité 10 ne peut être remise en service qu'après réparation de la panne. Si, maintenant, on actionne les deux vannes de commande 58 et 30 60 qui prennent les positions montrées à la Fig. 2, les clapets de travail 18 sont mis sous pression par le fluide sous pression présent dans les chambres tampons 44 et 46, les vannes de commande et les conduits 62 et 64, si bien que les tiges de soupape prennent les positions montrées à la Fig. 2. Dans cette position, la liaison de B vers S par le canal 36 et le siège 34 ouvert est libérée, si bien que le fluide peut sortir de la chambre 80 du vérin 14. Les sièges 42 sont fermés par les tiroirs 20. Le fluide sous pression passe, par le siège 86 ouvert, de l'entrée d'alimentation P dans la chambre annulaire 24, et, de là, 5 par les canaux 28 ou 30 et le siège 26 ouvert, dans la chambre 84 et, enfin, vers la sortie de travail A. La liaison de A vers le retour R est barrée par les clapets de travail 18. A partir de la sortie A, par le conduit 88 et la chambre 78 du vérin, la pression est appliquée au clapet 82 qui prend la position montrée à la Fig. 2. On a montré, à la Fig. 3, une position de fausse manoeuvre de la vanne de sécurité 10. Par exemple, quand la vanne de commande 58 a été actionnée seule ou reste en position actionnée, le clapet 18 de droite est soumis à la pression et la tige de soupape de droite passe dans la position de travail de la Fig. 3. Comme le clapet 18 de 15 gauche n'est pas soumis à la pression, la tige de soupape de gauche reste dans la position de repos de la Fig. 3. Il en résulte que la chambre tampon 46 se vide vers la sortie de retour R par le passage 48, le canal annulaire 52, le siège ouvert 26 du tiroir 20 de droite, le canal 84 et le siège ouvert 40 du clapet de travail 18. La chambre 20 46 est donc sans pression. Il en résulte que, même en actionnant la vanne de commande 60, le clapet de travail 18 de gauche ne peut plus être mis sous pression, car il n'y a plus de fluide sous pression dans la chambre tampon 46. La tige de soupape de gauche, Fig. 3, ne peut plus être 25 commutée, ni mise en position de travail, même en actionnant la vanne 60. , E : La sortie A, qui se vide par le canal 84 vers la sortie de retour R, reste sans pression. La liaison de P vers A est fermée par le tiroir 20 de gauche. Au contraire, la sortie de travail B est sous pression par la chambre d'alimentation 66, le siège ouvert 42 du tiroir 20 de gauche, le clapet anti-retour 68 et l'entrée d'alimentation P. Bien que le siège 34 du clapet de commande 32 de droite soit ouvert, la liaison entre la sortie de travail B et la sortie de retour S, par le canal 36, reste fermée car le siège 34 du clapet de commande 32 de gauche est fermé. Donc, la pression reste appliquée dans la chambre 80 du vérin 14 par la sortie B, alors que la chambre 78 se vide par la sortie A. Le piston 82 du vérin 14 reste dans la position montrée à la Fig. 3. Comme mentionné ci-dessus, la vanne de sécurité ne peut encore 5 plus être commutée en actionnant les vannes de commande. Elle ne peut être remise en service que si la faute est éliminée. C'est-à-dire qu'on doit d'abord débrancher l'alimentation de l'entrée P et remettre les vannes de commande 58 et 60 au repos. Après le débranchement de l'alimentation, les deux tiges de soupape sont ramenées par 10 les ressorts 38 dans leurs positions de repos montrées à la Fig. 1. Après branchement de l'alimentation, la vanne peut être remise en service. On n'a décrit qu'un seul exemple de panne, mais le résultat serait le même si, au lieu de la vanne 58, seule la vanne 60 était 15 actionnée, ou si l'une des tiges de soupape restait dans une position quelconque entre les positions de repos et de travail. Le distributeur 5/4 décrit ci-dessus comprend ainsi deux systèmes de soupapes qui se surveillent mutuellement sans nécessiter de surveillance de position externe ni d'élément de sécurité supplémen20 taires. La surveillance résulte du fait que, si une panne arrive dans l'un des deux systèmes, l'autre ne peut plus être mis au travail avant d'avoir éliminé la panne. :- L - REVENDICATIONS 1) Vanne de sécurité, en particulier distributeur 5/4 comportant une entrée d'alimentation, deux sorties de travail et deux sorties d'évacuation, pour un élément moteur actionné par un fluide sous pression, par exemple un vérin à double effet de presse, 5 comportant deux tiges de soupape montées en parallèle, pouvant être actionnées par des vannes de commande et associées chacune à un clapet de travail et à un tiroir, ces derniers étant mutuellement couplés par un circuit, ainsi qu'une chambre tampon pour l'alimentation des vannes de commande, caractérisée en ce que chaque tige 10 de soupape (16) est pourvue d'un clapet de commande (32) avec un siège correspondant, et en ce que les clapets de commande sont montés, en série, dans un canal (36) reliant la première sortie de travail (B) à la première sortie d'évacuation (S). 2) Vanne de sécurité suivant la revendication 1, caractérisée 15 en ce que les deux clapets de commande (32) sont rappelés en permanence dans le sens de fermeture des tiges de soupapes (16) par des ressorts (38). 3) Vanne de sécurité suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que, dans l'entrée d'alimentation (P), est monté un clapet 20 anti-retour (68) pour maintenir la pression en cas de panne de l'arrivée du fluide sous pression. 4) Vanne de sécurité suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'une des deux chambres tampons (44 ou 46) est pourvue d'une soupape d'échappement (74) s'ouvrant en cas de panne 25 d'arrivée du fluide sous pression, la soupape d'échappement étant poussée dans le sens de la fermeture par le fluide sous pression à partir de l'entrée d'alimentation (P).