Brevet FR2640003A1 — publié le 19900608

2XsDositif interruteur de Protection d'une Pluralité de circuits hvdraulisues du t'rye à centre fermé La présente invention concerne un dispositif interrupteur de protection destiné à être intégré à une installtson hydraulique à plusieurs circuits du type à centre ferné. De telles installations équipent notamment des véhicules ou des engins, en particulier de travaux publics, pour le freinage ou la commande de divers mouvements. De façon habituelle, elles comportent un circuit de production de fluide sous pression avec pompe et conjoncteur-disjoncteur et plusieurs circuits d'utilisation comportant chacun au moins un accumulateur de pression, un organe de commande et un organe de manoeuvre (frein par exemple). Lorsqu'une fuite ou une rupture survient sur l'un des circuits d'utilisation, celui-ci devient évidemment inopérant mais1 en outre, il reste alimenté par le circuit de production de fluide.sous pre- on qui rse vide par la fuite ou la rupture. Cela entraîne un épanchement de fluide, ce qui peut étire dangereux lorsque l'incident se produit sur la voie publique ou autre zone de circulation. Cela entraîne aussi une perte coûteuse. Enfin, la pression dans le circuit dalimentation devenant nulle ou tres faible, les autres circuits d'utilisation deviennent aussi inopérants, immediatement s'ils ne comportent pas de valve anti-retour, à terme, dans le cas contraire, après l'épuisement de leur accumulateur de pression. Le but de l'invention est de limiter la quantité de fluide perdu - et répandu sur le sol - au contenu propre du circuit endommagé et de maintenir en état de fonctionner les circuits d'utilisation restés sains. On obtient ce résultat en groupant les circuits d'utilisation par paires, alimentée chacune par un dispositif interrupteur de protection qui isole le circuit défaillant sans changer la configuration du reste de l'installation, ce qui évite l'épuisement de la réserve de fluide et permet le fonctlonnement normal des circuits sains. Le moyen essentieR de protection est un tiroir interupteur coulissant sous l'effet de la perte de charge résultant du débit de fuite et/ou de la chute de pression dans le circuit. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'une installation à deux circuits équipée d'un dispositif selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de détail montrant le dispositif en cas de fuite - la figure 3 est une vue semblable relative à une variante. Suivant la forme de réalisation choisie et représentée aux figures 1 et 2, deux circuits d'utilisation 11A, 11B, munis chacun d'un accumulateur de pression 12A, 12B,aboutissent sur Un corps de valve 10, dans deux chambres 13A, 13B, qui peuvent communiquer avec la canalisation 2 et le circuit 1 d'alimentation en fluide sous pression par l'intermédiaire de soupapes constituées par les têtes 15A, 15B de clapets 17A, 17B et des sièges 16A, 16B. Chacun des clapets 17A , 17B est sollicité, de façon en soi connue, dans le sens de la fermeture, par un ressort taré de fermeture 18A, 18B qui pousse la tête 15A, 15B par l'intermédiaire d'une rondelle 19A, 19B contre le siège 16A, 16B et, dans le sens de l'ouverture, par un piston 20A, 20B dont la face interne 21A, 21B est en communication avec la chambre 13A, 13B et dont la face externe 22A, 22B est en communication avec l'atmosphère par la canalisation de retour à la bâche 23A, 23B et 24. Chacun des pistons coulisse à l'intérieur d'un tube-guide 25A, 25B dont l'extrémité sert de butée à la tête 15A, 15B du clapet correspondant. En se limitant à cette partie du dispositif constituée d'éléments connus en eux-mêmes, le fonctionnement est le suivant Au repos, lorsqu'il n'y a de pression ni dans la canalisation 2, nl dans les circuits d'utilisation 11, (ni par conséquent dans les chambres 13), les ressorts de fermeture 18 poussent les têtes 15 des clapets 17 contre les sièges .16, les soupapes sont fermées et les circuits d'utilisation sont isolés du circuit 1 de production de pression. A la mise en route, lorsque la pression dans la canalisation 2 atteint une valeur suffisante pour exercer sur les têtes 15 une force supérieure ou égale au tarage des ressorts 18, ces têtes s'écartent des sièges 16, les soupapes se trouvent ouvertes et mettent les chambres 13 et les circuits d'utilisation 11 sous pression. ta pression existant désormais dans les chambres 13 applique sur la face interne 21 des pistons 20 une force qui, lorsqu'elle atteint ou dépasse le tarage des ressorts 18 correspondants, entraîne les clapets dans le sens de l'ouverture jusqu'à ce que les rondelles 19 viennent buter sur l'extrémité des tubes-guides 25. L'ouverture des soupapes 15 - 16 est alors maximale et le reste, aussi longtemps que la pression dans les chambres 13 (et donc dans les circuits d'utilisation 11) est suffisante pour produire sur la face 21 des pistons 20, une force supérieure au tarage des ressorts 18. Selon l'invention, la communication entre les soupapes 15 - 16 ,et la canalisation 2 ne se fait pas directement mais par l'intermédiaire d'un tiroir coulissant dit interrupteur T. A l'intérieur de ce tiroir sont forés, d'une part un ou plusieurs canaux radiaux 4, sensiblement au milieu de la longueur du tiroir de façon qu'ils debouchent sur la cavité d'alimentation 3 à-laquelle aboutit le circuit de production de pression -1, par l'intermédiaire de la canalisation 2, d'autre part des canaux axiaux 5A et 5B débouchant, aux extrémités du tiroir sur les sièges 16A, 16B dont les ouvertures ont des surfaces égales. Les canaux 4, 5A et 5B sont en libre communication à l'intérieur du tiroir. Vu de l'extérieur, le tiroir interrupteur comporte une partie centrale 6, ajustée de façon à pouvoir coulisser sans fuite dans un alésage 7 de la partie centrale du corps de valve 10 et deux prolongements 8A, 8B de diamètre plus petit, formant par leurs parties terminales, les sièges 16A, 16B. Le. raccordement entre la partie centrale 6 et les prolongements 8A, 8B se fait par deux épaulements 30A, 30B. La longueur 1 de la partie centrale 6 du tiroir T est inférieure à la longueur totale L de l'alésage 7. il existe ainsi, de part et d'autre de cette partie centrale, un certain jeu entre ses épaulements 30A, 30B et les extrémités 9A, 9B de l'alésage 7. Sur les prolongements 8A, 8B du tiroir, sont enfilées des rondelles 27A, 27B, appliquées contre les extrémités 9A, 9B de l'alésage par des ressorts tarés de réaction 28A, 28B. Ainsi le tiroir interrupteur peut coulisser entre deux limites qu'il atteint lorsque le siège 16A ou 16B pousse la tête de clapet ISA ou 15B (et sa rondelle 19A ou 19B) en butée contre l'extrémité (26A ou 26B) des guides 25A ou 25B Le coulisseRent se produit sous l'effet de-la somme des forces longitudinales auxquelles est soumis le tiroir à savoir - en permanence, la résultante longitudinale des forces résultant des pressions appliquées aux différentes parties du tiroir - lorsque l'une et/ou l'autre des têtes de clapet 15A, 15B sont en contact avec les sièges 16A, 16B, la résultante des poussées de compression des ressorts de fermeture 18A, 18B - lorsque l'un des épaulements 30A ou 30B est én contact avec la rondelle 27A ou 27B correspondante, la poussée du ressort de réaction 28A ou 28B correspondant. Le long de sa course totale, le tiroir T se déplace selon deux modes différents. 1-) Lorsque sa partie centrale 6 reste comprise entre les extrémités 9A, 9B de l'alésage, c'est-à-dire sur une course totale (L - 1) centrée sur sa position médiane - si le dispositif n'est pas sous pression, les soupapes sont fermées et la position du tiroir est déterminée par celle des têtes de clapet 15A et 15B de telle sorte que la poussée du ressort de fermeture 18A s'exerçant sur le siège 16A par l'intermédiaire de la tête 15A soit équilibrée par (donc égale à) la poussée du ressort de fermeture R. s'exerçant sur le siège 16B - si le dispositif est sous pression (soupapes ouvertes) et fonctionne normalement la pression est la meme sur toutes les surfaces du tiroir et la résultante des forces qu'elle exerce est nulle, le tiroir n'est soumis à aucune force longitudinale et il peut occuper une position quelconque le long de la partie considérée (partie centrale 6 entre 9A et 9B) de sa course. 2-) Lorsque la partie centrale 6 sort de l'alésage et que l'un des épaulements 30A ou 30B vient buter sur la rondelle 29A ou 29B correspondante, le déplacement du tiroir provoque la compression du ressort de réaction 28A ou 2#B : le tiroir ne peut donc se trouver sur cette partie (partie centrale 6 sortant da l'alésage 7) de sa course, que s'il est soumis à une force égale ou supérieure au tarage du ressort de réaction 28A ou 28B. L'existence du tiroir interrupteur tel qu'il vient d'être décrit donne au fonctionnement de la valve l'avantage caractristique suivant par rapport à l'art antérieur. Lors de la mise en service d l'ensemble, l'ouverture des deux soupapes 15 - 16, et par conséquent, l'alimentation des deux circuits 11 est rigoureusement simultanée. En effet, antérieurement à la mise sous pression, le tiroir est en équilibre et la position est telle que les poussées des ressorts de fermeture sont égales, l'ouverture des soupapes (par recul des têtes 15) ne peut donc se faire que sous l'effet de la même pression, malgré d'éventuelles différences entre les caractéristiques des ressorts de fermeture. Lorsque les soupapes 15 - 16 sont ouvertes complètement le dispositif est sous pression et fonctionne normalement, la pression est partout la même à l'intérieur.de la valve, le tiroir T n'est soumis à aucune force longitudinale et reste en position indifférente dans l'alésage 7. Lorsque l'un des circuits d'utilisation est le siège d'une fuite ou d'une rupture, il est automatiquement isolé de l'alimentation et de l'autre circuit d'utilisation. En effet, le débit de fuite provoque, à travers les canaux du tiroir T et le passage offert par la soupape 15 - 16, une perte de charge qui se traduit par une réduction de la pression du côté du circuit défectueux. La force exercée par cette pression sur les surfaces du tiroir T perpendiculaires à son axe du côté de la fuite, est plus faible que la force homologue exercée par la pression du circuit resté sain.Le tiroir T est soumis à la différence entre ces deux forces, qui le pousse vers le côté défectueux jusqu'à ce que l'épaulement 30A (ou 30B) vienne au contact de la rondelle 27A (ou 27B) et lorsque cette différence atteint ou dépasse le tarage du ressort de réaction 28 il coulisse encore jusqu'a ce que le siège 16 s'applique contre la tête de clapet 15 et l'amène en butée contre l'extrémité 26 du tube-guide 25. ta soupape 15 - 16 est alors fermée et le circuit d'utilisation correspondant est isolé à la fois de l'alimentation et de l'autre circuit d'utilisation, comme cela est montré sur la figure 2 (pour un défaut du circuit 11A). ta figure 3 montre une forme préférée de réalisation du tiroir interrupteur, le dispositif étant au repos (absence de pression). Dans cette réalisation, la forme extérieure du tiroir est la même que précédemment mais les canaux internes ont une configuration différente. D'une parut, le tiroir comporte deux ensembles de canaux radiaux 110 et 210, disposés sensiblement de façon symétrique par rapport à un plan transversal médian du tiroir, de sorte que ces canaux débouchent sur la cavité d'alimentation 3 lorsque la partie centrale du tiroir reste comprise entre les extrémités 9A et 9B de- l'alésage 7. Cependant, la disposition relative et la taille des orifices de ces canaux radiaux 110 et 210 et de la cavité d'alimentation 3 sont telles que lorsque le tiroir est déplacé en position extrême à la suite d'une fuite sur l'un des circuits d'utilisation, les orifices des canaux radiaux du côté défectueux sont complètement engagés dans l'alésage 7 et ne communiquent plus directement avec la cavité 3. D'autre part, les canaux axiaux 5A et 5B ne communiquent pas librement comme dans l'exemple de réalisation précédent (figure 1) mais seulement par l'intermédiaire d'un orifice calibré 100 pratiqué dans une cloison médiane ménagee entre les canaux radiaux 110 et 210. te principe de fonctionnement de l'ensemble est le même que dans l'exemple de réalisation précédent (figures 1 et 2) mais ici, lorsqu'une fuite apparaît sur l'un des circuits d'utilisation, le mouvement du tiroir T provoque d'abord un étranglement puis une fermeture de la communication entre les canaux radiaux (11Q par exemple) et la cavité d'alimentation 3, par occultation progressive des orifices de ces canaux dans l'alésage 7. Cela limite le débit de fuite et accélère la manoeuvre d'isolement du circuit défectueux. Cependant, l'orifice calibré 100 maintien, après la manoeuvre d'isolement, la pression dans le canal axial 110 au même niveau que dans le circuit d'alimentation. Cela permet, par exemple après réparation du circuit défectueux (sans interruption du fonctionnement du circuit sain), de revenir à l'état initial (figure 3) en arrêtant momentanément l'alimentation de l'ensemble,. ce qui ramène le tiroir interrupteur en position d'équilibre entre les deux têtes de clapet 15A et 15B et de remettre ensuite immédiatement les deux circuits d'utilisation en service en rétablissant simplement, sans autre manoeuvre, l'alimentation de la valve en fluide sous pression, ce qui entraine comme précédemment l'ouverture simultanée des soupapes donc l'alimentation des chambres 13 et des circuits d'utilisation 11 correspondants. REVENDICATIONS 1. Dispositif interrupteur de protection d'une pluralité de circuits hydraulique du type à centre fermé, chacun de- ces circuits comportant un orifice d'accès équipé d'une soupape d'admission (17) à ressort taré de fermeture (18), et piston (20) de maintien en position d'ouverture, caractérisé en ce que les circuits à protéger (11A, 11B), étant groupés par paires, les orifices d'accès de chacun des circuits d'une paire sont disposés de part et d'autre d'une tubulure d'alimentation (7) affectée à la paire, il est prévu pour chaque soupape d'admission un siège (16) disposé en bout d'un tiroir interrupteur (T) adapté à coulisser dans la tubulure d'alimentation, les mouvements de coulissement du tiroir étant limités par deux butées d'extrémité sous forme de rondelles (27), centrées sur l'axe des soupapes et soumises à la poussée de ressorts tarés de réaction (28). 2. Dispositif selon la Revendication 1 caractérisé en ce que les ressorts de réaction (28) sont coaxiaux par rapport aux ressorts tarés de fermeture (18). 3. Dispositif selon la Revendication I ou 2 caractérisé en ce que le tiroir T comporte une partie centrale (6) coulissant entre les butées (27), la largeur de cette partie étant plus petite que la distance entre ces butées. 4. Dispositif selon la Revendication 1, 2 ou 3 caractérisé en ce que la communication entre sièges et conduit d'alimentation (2) est assurée par des canaux axiaux (5) et des canaux radiaux (4) ménagés à l'intérieur du tiroir et communiquant directement entre eux. 5. Dispositif selon la Revendication 1,2 ou 3 caractérisé en ce que que la communication entre sièges (16) et conduit d'alimentation (2) est assurée par des ensembles distincts de canaux radiaux (110, 210) reliés chacun à un canal axial correspondant (5A, 5B). 6. Dispositif selon la Revendication 5 carctérisé en ce que les ouvertures périphériques des canaux radiaux (110, 210) sont disposés et calibrés de façon à etre occultées en fin de course du tiroir. 7. Dispositif selon la Revendication 5 ou 6 caractérisé par un orifice calibré (100) de fuite pratiqué dans une cloison ménagée entre les canaux radiaux (110, 210) du tiroir.