Brevet FR2612311A1 — publié le 19880916

Dispositif à declenchement brusoue utilisant tn vérin actionné par fluide primaire , verrouillable rar ur. deuxième fluide Pour assurer le déplacement d'un corps , d'une pièce , accomplire une manoeuvre , le vérin est le moyen pratiquement le plus utilisé , qu'il soit commandé par de l'air comprimé , par un liquide sous pression , ou par de l'électricité Il arrive que , pour les besoins du cycle de travail , le fluide qui a servi à la commande soit rame- né à une pression ou une tension nulle alors que le vérin doit rester dans sa dernière position de travail, et ce grâce à l'utilisation d'un deuxième fluide Il se peut ensuite que la fonction de verrouillage dans cette position de travail ait une importance primordiale , par sa promptitude à se désenclar,cher , ou par la précision de la connaissance de la force oui provoque ce desenclanchement Autrement dit , le verrouillage nécessaire peut être total , ou au contraire prévu pour fonctionner comme un limiteur d'effort à déclenchement brusoue . C'est d'ailleurs cette particularité qui donne de l'intérêt au présent brevet , face aux nombreux brevets concernant des vérins verrouillables C'est le niveau de la charge maintenue qui peut être pris en considération ; ou au contraire ce peut être la pression du fluide de verrouillate face à la force de rappel fixe ; ou encore c'est le rarrort charge /pression qui intéresse Le premier cas peut rermettre par exemple d'çvi- ter des surcharges mécaniques. Le deuxième trouve de nombreuses applications dans la surveillance du bon fonctionnement de moteurs thermiques à pistons ou à turbine .Le troisième a des arplications iderti- ques à celles du cas précédent mais introduit une notion de relativité qui élargit le domaine d'application. Si nous regardons d'un peu plus près le cas des moteurs thermiques , nous voyons q ue pour leur démarrage ils ont besoin d'un fluide sous pression , généralement de l'air , mais aussi de l'huile ou de l'élec- tricité ; pendant leur exploitation , ils n'ont besoin que d'une huile de lubrification sous pression ; nous nous trouvons bien en face d'un cas Où il faut deux fluides distincts pour l'utilisation de ce type de moteurs , et jouer sur ce fait pour surveiller plusieurs paramètres nécessaires à leur bon fonctionnement . Pour cela , nous pouvons par exemple , mettre en charge un ressort capable de commander un moyen d'arrêt dudit moteur avec l'aide du fluide utilisé pour la mise en marche , puis maintenir ce ressort en charge grâce à la pression de l'huile de lubrification nécessaire à la bonne marche du susdit moteur .Si cette pression vient à manquer le ressort qu'elle maintenait en charge utilisera son énergie à arrêter le moteur . Cette fonction se fera d'autant plus nettement que nous aurons doter le moyen de retenue du ressort d'un dispositif à déclenchement brusque pour une valeur de la pression d'huile de lubrification infdrieure à un seuil prPcis Pour illustrer ce qui vient d'être t , nous allons dtudier,par des schamas,dixrrrses facors de mettre en oeuvre ces principes Planche I , la figure 1 schématise un vérir linéaire , pouvant fonctionner à l'air comprimé ou à l'huile sous pression en comprimant un ressort (1! placé dans le corps même (2) dudit vérin gracie au piston (3) , lequel est muni d'une tige (4) qui , en sortant sous l'effet du fluide de démarrage d'un moteur (5) a ouvert un volet d'admission d'air comburant .Un vérin auxiliaire (6) placé au niveau de la tête de la tige (4) vient accrocher ladite tige par l'extrémité de sa propre tige (7) qui sera sortie lorsque la pression d'huile de lubrification du moteur (5) aura vaincu la force du ressort (8) qui maintient litige (7) rentrée ; donc lorsque l'on coupera la pression du fluide utilise' pour le démarrage , le vérin auxiliaire (6) permet au volet d'admission d'air de rester ouvert On voit tout de suite que Si la pression d'huile de lubrification vient à tomber au dessous d'une valeur qui ne lui permette plus de maintenir la force du ressort (8) , ledit vérin auxiliaire (6) va libèrer la tige (4) qui en reculant sous l'effet du ressort (1) va fermer le volet et provoauer l'arret du moteur (5) La figure 2 schematise des foncions sensible- ment identiques , mais où le volet d'admission est ouvert par une position rentrée de la tige (4) ce qui place le vérin auxiliaire (6) directement sur le corps (2) du vérin principal , et ou le ressort (q) est remplacé par un plan ineliné sur la tête de la tive (4) et celle de la ti.ge (7) , disposition qui permet d'ut- liser ure partie de la force du ressort 1! . Planche 2 la figure 3 donne une vue un peu moins schématique de l'exemple de la figure 2 : le vérin principal enferme dans son corps (2) le ressort (1) en appui sur le piston(3) qui pousse la tige (t) l'ouverture du corps (2) est fermée par un bouchon (@@@@@ assure le raccordement au fluide nécessaire au démarrage ainsi qu'au fluide secondaire , en l'occurence l'huile de lubrification . Ce meme bouchon(167: joue le rible de piston du vérin secondaire dont le corps (12) sous l'effet de la pression du fluide secondaire ,s'appuje sur des cliquets (10) articulé fufour d'axes (11) solidaires du bouchon(16) .Le fluide de démarrage repousse le piston (3)qui comprime le ressort (1) et rentre la tige (4) , l'huile de lubrification repousse le corps (2)du vérin secondaire qui vient s'appuyer sur les cliquets (10) oui , en basculant autour des axes (il ) pénètrent dans la gorge en Vé (35)pratiquée dans la tête de la tige (4). On voit que la force du ressort (1) comprim , tend à repousser le corps (6) par l'intermédiaire du piston (3) , de la tige (4) et des cliquets (10) , jusqu'à libérer la tige (4) si la pression qui maintient le corps (6) devient trop faible ; la tige (4) pourra alors fermer un volet d'air , fermer une vanne d'alimentation en combustible , remettre à zéro un régulateur de vitesse etc... sutant d'organes susceptibles d'agire sur le fonctionnement d'un moteur thermique , tout ceci n'étant donné qu'à titre d'exemple , bien d'autres cas se présentant dans l'industrie. Planche 3 la figure 4 donne l'exemple d'utilisation d'un vérin dit rotatif mais dont le piston se déplace lineairement en actionnant une tige (4) munie d'une crémaillère (13) qui commande un pignon (14)qui entraîne en rotation un axe de sortie (15) , axe qui /actionner peut directement'un volet d'admission d'air ou une vanne .Le vérin auxiliaire (6) dont lss corps est implanté perpendiculairement au corps (2) du vérin principal , verrouille par l'extrémité de sa tige (7) la crémaillère (13) sous la poussée de l'huile de lubrification . il ne s'agit là que d'une version mécanique différente de celle de la planche 2 ; c'est ainsi que la figure 5 donne une version de vérin rotatif dans laquelle le piston se déplace dans une chambre annulaire (16) l'axe de sortie (15)tandis que le vérin auxiliaire verrouille ledit axe en position de travail par l'intermédiaire d'un plateau(30')portant une encoche en Vé à sa périphérie Planche 4 la figure 6-donne une version du système de verrouillage qui présente des possibiltés très intéressantes : le vérin principal est normalement constitué d'un corps (2) d'un piston (3) et d'une /(18) tige (4) , mais dans sa chambre étanche/il possède un piston piston supplémentaire fou qui sépare la chambre étanche en deux chambres étanches Une chambre (20) comprise entre les deux pistons est alimentée par le fluide de démarrage , tandis que la chambre (19) comprise entre le piston (17) et le fond de la chambre (18) est alimenté par le fluide secondaire , en l'occurence l'huile de lubrification .On voit oe le piston (17) viendra soutenir le piston (3) lorsoue la pression du fluide utilisé pour le démarrage sera annulée , sous la poussée de l'huile de lutrificat4.on mais aussi relâcher progressivement son action au fur et à mesure d'une baisse de pression d'huile , et provoquer ainsi la commande d'un régulateur en vue de baisser la puissance du moteur surveillé (5) Deuxième possibilité , l'alimentation de la chambre (19) passe par une valve à retour rapide ce qui permet une action de retour rapide du piston auxiliaire La troisième possibilité concerne le fait que meme après une chute de pression secondaire totale et un retour à zéroRle système se réamorce automatiquement sur la seule inertie du moteur si la pression secondaire se rétablit,le piston (17) pouvant à tout moment repousser le piston (3) donc annuler la commande du dispositif d'arrêt ; cette caractéristique est très intéressante pour les moteurs marins soumis à des inclinaisons qui peuvent provoquer le désamorçage de la pompe à huile Cette disposition s'applique aussi bien aux vérins linéaires que rotatifs évoqués dans les figures 1 à 6 . Planche 5 , la figure 7 schématise un vZrin(21)E commande électrique de type à noyau plongeur,flanqué d'un vérin linéaire secondaire donc alimenté par l'huile de lubrification du moteur surveillé (5) . il est bon de remarquer que pour des raisons d'économie ou de place , le vérin électrique n'ai pas la force suffisante pour accomplire entièrement la course nécessaire à une manoeuvre complète de l'organe de commrrde du moteur (5) , et qu'il faille compter sur le vérin secon daire pour terminer la manoeuvre dès que la pression d'huile sera suffisante. L'expérience montre que. cet enchaînement des faits se déroule très bier , meme Si c'est un volet d'admission d'air comburant qui fait l'objet de ladite manoeuvre .Il faut donc prévoir une surcourse pour le noyau plongeur , ou encore ne pas prévoir de liaison rigide mécanique entre ledit noyau et la tige du vérin secondaire ; ledit vérin (6) de préférence sera choisi à membrane pour-limiter les frottements La figure 8 reprend le vérin électrique à noyau plongeur , mais complèté par un vérin rotatif Cette version est donnée par acquit de conscience car ce type de vérin , présentant de nombreuses sources de frottements , ne se prête qu'impfaitement à cet usage Planche 6 , la figure 9 schématise l'emploi d'un autre type de vérin électriaue (22) ; il se compose d'un moteur (23) d'une vis(24) et d'un écrou (25) . Le couple vis-écrou peut bien sur être à filets simples , ou à billes ou encore à rouleaux .L'écrou (25) pousse un chariot (26) qui transmet l'effort nécessaire à la manoeuvre souhaitée tandis qu'un vérin secondaire , alimenté par le fluide secondaire retient ledit chariot dans sa position de travail ; après la fin de la phase de démarrage , l'écrou (25) est ramené à sa position de Xm-aintient repos , seul le chariot (2Ç' la fonction en position Je marche grâce au verrouillage assuré par le vérin secondaire (6) , sous l'effet de la pression du fluide secondaire .En cas de rupture de ladite pression ledit chariot reviendra librement à sa position no repos La figure 10 schématise l'emploi conjueué d'un vérin électrique à couple vis-crou et d'un vérin linéaire (6) capable d'assurer toute la course d@ chariot (26) , donc de jouer le rible du piston auxiliaire (17) de la figure 6 , avec ses avantages Tout au long de ces exemples , nous avons mentionné une force de rappel à zéro provoquée par un ressort (1) interne ou externe au corps (2) ou par le ressort ( 8) ; il est également possible d'utiliser une bouteille de gaz sous pression pour assurer ce rappel le vérin primaire , ou le vérin ( 6 ) etant alors des vérins dits à double effet .Tous préférons la solution du ressort (1) comprimé dans le corps (2) , ou dans le vérin ( 6) car même cassé il peut en ce cas remplir son rôle Revenons sur les figures 64 et 6" par lesquelles nous précisons quelques revendications particulières Figure 6' nous montrons l'alimentation en fluide primaire de la chambre (20) par l'intermédiaire d'un tube souple (33) et d'un raccord standard (12) solidaire de la tige (4) , solution présentant moins de frottements parasites à la rapidité de déplacements de ladite tige que la chambre (31) Figure 6" nous montrons un drainage des fuites toujours possibles au niveau des joints du piston (17) séparant deux fluides differents , par un tube (34) traversant le fond de la chambre (1o) et obligeant a prévoir le valve A reto-ur rapide (2Q) sur le to du corps () du varir secondaire REVENDICATIONS 1-Dispositif à déclenchement brusque acracté- risé en ce qu'il utilise un vérin principal actionné - momentanément (par un fluide primaire , ledit vérin etant verrouillable en position de travail sous l'action d'un fluiP secondaire sous pression de telle sorte que toute baisse de pression dudit fluide secondaire en dessous d'un seuil cannu , prOvoque le retour rapide à sa position de repos du vérin primaire sous l'action d'une force de rappel également bien connue 2-Dispositif à déclenchement brusque selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le vérin prin- cipal utilisé est de type linéaire , pneumatique ou hydraulique , composé d'un corps tubulaire (2) d'un piston (3) d'une tige de poussée (4) , verin principal équipé d'un dispositif de verrouillage qui est lui même un vérin secondaire composé d'un corps (6) d'un piston (9) , vérin qui retient la tige (4) en position de travail , soit directement , soit par l'intermédiaire de cliquets (10) pivotant autour d'axes (11) ledit vérin secondaire etant alors orien+ respectie- ment orthogonalement à la tige (4) , ou concentricue à ladite tige , ou encore parallèlement à la susdite tige 3-Dispositif à déclenchement brusque selon la revend'cation 1 , caractérisé en ce qu'il utilise un vérin rotatif comme vérin principal , concis d'ur. vérin à déplacement linéaire dont la tige (4) est équipé d'une crémaillère (13) qui actionre un @@gnon (1@) et par là un axe de sortie (15), vérin principal équipé d'un dispositif de verrouillage sous orme d'un @@@@ linéaire composé d'un corps (6) d'un piston (@), vérin secondaire qui retient la tige (4) en position de tra- vail, en agissant soit directement sur la tige (4), ou le pignon(1) ou encore la crémaillère (13) , soit or l'intermédiaire d'un cliquet (10) pivotant autour d'ur. axe (11) , ledit vérin secondaire etant orienté respectivement orthogonalement à la tige (4) , ou parallèlement à ladite tige 4-Dispositif à déclenchement brusque selon la revendication I , caractérisé en ce ou'il utilise un principal vérin rotatif à chambre annulaire (27) dans laquelle un piston (36) attaque directement un axe de sortie (15), vérin principal équipé d'un vérin secondaire de verrouillage soit linéaire et dirigé perpendiculairement à l'axe de sortie (15),soit annulaire et concentrioue audit axe 5-Dispositif à déclenchement brusque selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 , caractórisé en ce que les parties en contact entre les deux vérins , le principal et le secondaire , pour assurer le verrouillage , présente au moins un plan incliné renvoyant tout ou partie de la force de rappelen position de repos contre la force de verrouillage produite par la pression du fluide secondaire 6-Dispositif à déclenchement brusque selon l'une cuelconnue des revendications 1 à 5 , caractérisé e@ ce que les vérins principaux , tnt linaires oue rotatifs, sont équipés , au lieu d'un vérin secondaire de verrouil- lae , d'un piston auxiliaire (17) séparant en deux chambres étanches (19-20) la chambre étanche (18) dudit vérin principal , 11 alimentation en fluide primaire ou secondaire de la chambre (19) est assurée à travers une valve aite à retour rapide incorporée ou non dans le corps (2) , tandis que l'alimentation de la chambre(20) en fluide secondaire ou primaire se Irait par l'intermédiaire de la tige (4) creuse à cet effet , la liaison avec le réseau se faisant soit par une chambre de guidage et de distribution (31) concentrique à la dite tige,étanche sur une longueur au moins égale à la course du piston (3) et un trou(32) pratiqué dans la tige (4) , placé de façon à parcourir la chambre(31)sans en sortir,soit par un tube souple (33),une valve dite à retour rapide incorporée ou non au guide (31) assurant la fonction de retour brusque du vérin par éjection rapide du fluide secondaire , les risques de fuite au niveau du piston auxiliaire (17)etant diminués et détectables par le drain (34) du piston (17) 7-Dispositif à déclenchement brusque , selon la revendication 1 , caractériséen ce qu'il utilise un vérin principal électrique (21) de type à noyau plongeur (29) dont l'action recherchée est poursuivie et maintenue par un vérin secondaire linéaire alimenté par le fluide secondairepar l'intermédiaire d'une valve dite à retour rapide, et en ce que la liaison entre le vérin secondaire et le noyau (29)laisse au piston (9) une course plus grande que celle du noyau (29) 8-Dispositif à déclenchement brusque selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il utilise comme vérin principal un vérin électrique (22) constitué d'un couple vis-écrou (24-25) simple ou à billes,ou encore à rouleaux,poussant unchariot(26)mu par un moteur électrique (23),ledit chariot etant mécaniquement relié aux organes à verrouillé commander , et entant'en position de travail grâce h vn vérin secondaire travaillant sous l'effet d'un fluide secondaire,de préférence à travers une valve dite b retour rapide (28) 9-Dispositif 9 déclenchement brusque selon la revendication I , caractérisé en ce qu'il utilise comme vérin principal un vérin électrique (22) composé dtun moteur électrique (23) entraînant un couple vis-écrou (24-25) simple ou à billes,ou encore à rouleaux,tirant ou poussant un chariot (26) solidaire mécaniquement de l'organe à commander , chariot qui est maintenu en position de travail par un vérin secondaire sous 1' effet d'un fluide secondaire qui ltalimente par l'intermédiaire d'une valve dite à retour rapide(28),etant entendu que la course dudit vérin secondaire est au moins égale à celle qui est nécessaire pour actionner l'organe à commander , condition oui n'est pas obligatoire pour le vérin électrique (22) 10-Dispositif h déclenchement brusque selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 , caractérisé en ce que la force de rappel ramenant en position de repos la tige (4) ou le chariot (26) , lorsque le verrouillage exercé par le vérin secondaire cesse , est issue d'un ressort bandé pendant l'armement du dispositif à déclenchement brusque , ou par une bouteille de gaz comprimé ou un accumulateur hydraulique , dont le fluide agit sur les pistons (3-9) par la face oppo sée à celle qui reçoit la pression respective du fluide primaire et du fluide secondaire