Brevet FR2680204A1 — publié le 19930212

MOTEUR HYDRAULIQUE ALTERNATIF La présente invention concerne un moteur hydraulique alternatif disposé entre une conduite d'arrivée de fluide à une pression Pl et un conduit d'échappement de fluide à une pression P 2 inférieure à Pl. On connaît des moteurs hydrauliques différentiels qui utilisent des pistons de section différente montés coulissants dans un cylindre étagé et des mécanismes divers pour mettre en communication les différentes chambres délimitées par les pistons et le cylindre étagé Lors du fonctionnement de ces moteurs, l'énergie est puisée sur le fluide principal, en fonction directe du débit de fluide traversant le moteur, et de la différence de pression entre l'arrivée et son échappement. Ces moteurs possèdent en général des pistons dont le rapport de surface est habituellement de 1 à 2 Ils sont essentiellement utilisés pour entraîner des pompes extérieures pour fluide secondaire et notamment des dispositifs de dosage. Le but de la présente invention est de proposer un moteur hydraulique alternatif différent. Le but est atteint par le fait que le moteur hydraulique alternatif proposé comporte: un attelage mobile présentant un premier et un deuxième pistons liés entre eux par une tige de piston, un premier et un deuxième corps de cylindre disposés bout à bout et dans les alésages respectifs desquels lesdits premier et deuxième pistons peuvent coulisser de manière étanche, ladite tige de piston coulissant de manière étanche dans un orifice ménagé dans une paroi commune auxdits corps de cylindre, ledit premier piston partageant l'alésage dudit premier corps de cylindre en une chambre d'arrivée dans laquelle débouche ledit conduit d'arrivée de fluide à la pression Pi, et en une première chambre intermédiaire, ledit deuxième piston partageant l'alésage dudit deuxième corps de cylindre en une chambre d'échappement dans laquelle débouche le conduit d'échappement de fluide à la pression P 2 et en une deuxième chambre intermédiaire, des moyens pour mettre en communication permanente ladite première chambre intermédiaire avec ladite deuxième chambre intermédiaire, et des moyens pour mettre ladite chambre d'arrivée et ladite chambre d'échappement en alternance en communication avec lesdites chambres intermédiaires. Ladite chambre d'arrivée et ladite chambre d'échappement sont situées d'un même côté par rapport à leur piston respectif. Grâce à cette structure il s'établit en alternance une différence de pression sur les faces opposées de l'un des pistons ce qui permet le déplacement alternatif dudit attelage mobile par rapport aux corps de cylindre. Avantageusement, les sections des deux pistons de l'attelage mobile ont des dimensions sensiblement égales. La distribution particulière du fluide principal a pour but, dans chaque sens du mouvement, d'annuler l'effet d'un des deux pistons, et d'utiliser la différence de pression entre les faces de l'autre piston pour provoquer le déplacement de celui-ci. Avantageusement, les moyens pour mettre ladite chambre d'arrivée et ladite chambre d'échappement en alternance en communication avec lesdites chambres intermédiaires comportent un distributeur à trois voies monté dans la paroi commune auxdits corps de cylindre et des moyens pour actionner ledit distributeur. Des canalisations mettant en communication le conduit d'arrivée et le conduit d'échappement avec ledit distributeur sont ménagées dans ladite paroi commune. De préférence, ledit distributeur comporte un manchon monté coulissant et étanche dans une cavité ménagée dans ladite paroi commune, ladite cavité étant coaxiale à ladite tige de piston et débouchant dans la chambre intermédiaire adjacente à ladite paroi commune. Avantageusement, les moyens pour actionner ledit distributeur comportent des tiges de déclenchement portées par ledit manchon et susceptibles de coopérer avec les parois internes desdits pistons. Dans le cas o le moteur est destiné à actionner une pompe de dosage du type comportant un piston de pompe monté coulissant dans une chambre de dosage, ladite chambre de dosage est avantageusement formée par un alésage ménagé dans ladite tige de piston et traversant l'un des pistons dudit attelage mobile, et le piston de pompe est disposé dans ledit alésage et est fixe par rapport auxdits corps de cylindre. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé dans lequel: la figure 1 représente en coupe un premier mode de réalisation d'un moteur hydraulique alternatif selon l'invention, lors du déplacement de l'attelage mobile vers la droite de la figure, la figure 2 représente en coupe le moteur hydraulique alternatif de la figure 1, lors du déplacement de l'attelage mobile vers la gauche, la figure 3 est une coupe d'un deuxième mode de réalisation de l'invention, représentant le moteur pendant le déplacement de l'attelage mobile vers la gauche, et la figure 4 représente le moteur de la figure 3 pendant le déplacement de l'attelage mobile vers la droite. Le dessin montre un moteur hydraulique alternatif 1 comportant deux corps de cylindre 2 et 3 coaxiaux, disposés bout à bout et liés par une paroi commune 4. Dans l'alésage 5 du premier corps de cylindre 2 est monté coulissant un premier piston 6 partageant l'alésage 5 en une chambre d'arrivée 7 située entre le piston 6 et la paroi d'extrémité 8 du corps de cylindre 2 et en une première chambre intermédiaire 9 située entre le piston 6 et la paroi commune 4. De la même manière, dans l'alésage 10 du deuxième corps de cylindre 3 est monté coulissant un deuxième piston 11 partageant l'alésage 10 en une chambre d'échappement 12 située entre le piston Il et la paroi commune 4 et en une deuxième chambre intermédiaire 13 située entre le piston 11 et la paroi d'extrémité 14. Des joints d'étanchéité 14 a, 14 b sont montés sur les pistons 6 et 11 Les pistons 6 et Il sont liés entre eux par l'intermédiaire d'une tige de piston 15 qui coulisse dans un orifice 16 prévu dans la paroi commune 4 avec interposition d'un joint d'étanchéité 17. La chambre d'arrivée 7 communique en permanence avec un conduit d'arrivée 18 de fluide à la pression Pi La chambre d'échappement 12 est en communication permanente avec un conduit d'échappement 19 de fluide à une pression P 2 inférieure à P 1. La chambre intermédiaire 9 et la deuxième chambre intermédiaire 13 sont mises en communication permanente par un conduit 20, et sont toujours à la même pression. La chambre d'arrivée 7 et la chambre d'échappement 12 sont mises en alternance en communication avec les chambres intermédiaires 9 et 13 par des moyens 21 décrits plus loin. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, le conduit 20 qui met en communication les chambres intermédiaires 9 et 13 est aménagé dans la tige de piston 15 et dans le piston 11 Il débouche dans la chambre intermédiaire 9 par un premier orifice 22 et dans la chambre intermédiaire 13 par un deuxième orifice 23 Le conduit 20 traverse également le piston 6. Les moyens 21, permettant de mettre en alternance en communication la chambre d'arrivée 7 et la chambre d'échappement avec les chambres intermédiaires 9 et 13, comportent une tige de déclenchement 24 et des soupapes 25 et 26 La tige de déclenchement 24 est montée coulissante dans le conduit 20 Elle a une longueur supérieure à la longueur de l'attelage mobile constitué par les deux pistons 6 et Il et la tige de piston 15 de telle manière qu'elle puisse venir en butée sur les parois d'extrémité 8 et 14, ce qui provoque son déplacement par rapport à l'attelage mobile L'extrémité de la tige de déclenchement 24 qui est située dans la chambre d'arrivée 7 comporte une soupape 25 susceptible de coopérer avec un siège de soupape 27 formé à l'embouchure du conduit 20 L'autre extrémité de la tige de déclenchement 24 est munie d'une tige 28 supportant au moins une soupape 26 susceptible de coopérer avec un siège de soupape 29 prévu dans la paroi du piston Il à l'embouchure d'un conduit 30 mettant en communication la chambre d'échappement 12 et la deuxième chambre intermédiaire 13 Le diamètre de la tige de déclenchement 24 est inférieur au diamètre du conduit 20, pour que les chambres intermédiaires communiquent entre elles en permanence. La figure 1 montre le moteur 1 lorsque l'attelage mobile se déplace vers la droite (flèche D); la soupape 25 est fermée et les soupapes 26 sont ouvertes La chambre d'arrivée 7 est toujours à la pression Pl La chambre d'échappement 12 est toujours à la pression P 2 Les chambres intermédiaires 9 et 13 communiquent avec la chambre d'échappement 12 par l'intermédiaire de l'orifice 22, du conduit 20, de l'orifice 23 et des orifices L'écart de pression P 1-P 2 qui s'exerce sur les deux faces du piston 6 provoque le déplacement de l'attelage mobile vers la droite, et une évacuation de fluide vers le conduit d'échappement 19. Finalement, la tige de déclenchement 24 vient en butée sur la paroi d'extrémité 14 La soupape 25 s'ouvre et les soupapes 26 se ferment (voir figure 2) Les chambres intermédiaires 9 et 13 communiquent maintenant avec la chambre d'arrivée 7 par l'intermédiaire du conduit 20 et sont à la pression Pl L'écart de pression P 2-Pl qui s'exerce sur le piston 11 provoque le déplacement de l'attelage mobile vers la gauche (flèche G) Lorsque l'extrémité de la tige de déclenchement 24 vient en butée sur la paroi d'extrémité 8, la soupape 25 se ferme de nouveau et les soupapes 26 s'ouvrent. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 3 et 4, le conduit 20 est ménagé dans la paroi commune 4 Le conduit met en communication la première chambre intermédiaire 9 avec une première chambre annulaire 31 entourant le deuxième corps de cylindre 3 et communiquant avec la deuxième chambre intermédiaire 13 Une deuxième chambre annulaire 32 communiquant avec la chambre d'arrivée 7 entoure également le premier corps de cylindre 2 Les conduits d'arrivée 18 et d'échappement 19 sont raccordés à la paroi commune 4 Cette paroi commune présente une cavité 33 coaxiale à la tige de piston 15 et débouchant dans la première chambre intermédiaire 9 Un manchon 34 est monté de manière coulissante et étanche dans la cavité 33 Ce manchon 34 est muni de tiges de déclenchement axiales 35 a et 35 b susceptibles de coopérer respectivement avec les faces internes des pistons 6 et 11 pour déplacer axialement le manchon 34 Le manchon 34 comporte dans sa paroi des passages de distribution 36 susceptibles de venir en regard de cavités annulaires 37 a et 37 b entourant le manchon 34 et communiquant respectivement avec les conduits d'arrivée 18 et d'échappement 19 Le manchon 34 forme avec les cavités 37 a et 37 b et la cavité 33 un distributeur à trois voies. Les figures 3 et 4 montrent un dispositif de dosage 40 entraîné par le moteur 1 Ce dispositif de dosage 40 est constitué d'une vanne à trois voies 41, d'un piston de pompe 42 et d'une chambre de dosage 43 De façon avantageuse, la chambre de dosage 43 de volume variable est formée par un alésage 44 ménagé dans la tige de piston 15 et traversant le piston 6 Le piston de pompe 42 est fixe Un conduit 46 est ménagé dans le piston de pompe 42 et sa tige 47 pour mettre en communication la chambre de dosage 43 avec la vanne à trois voies 41 Le déplacement vers la gauche de l'attelage mobile, constitué par deux pistons 6 et Il et la tige de piston 15 (flèche G de la figure 3), entraîne le remplissage de la chambre de dosage 43 avec une dose de produit annexe aspirée dans le flacon 48 Le déplacement de l'attelage mobile vers la droite (flèche D de la figure 4) entraîne l'évacuation de la dose de produit annexe contenue dans la chambre de dosage 43 vers le conduit d'évacuation 49 de la dose de produit annexe. La figure 3 montre le moteur lorsque l'attelage mobile se déplace vers la gauche Le manchon 34 est positionné à droite de la paroi commune 4, la tige de déclenchement 35 a se trouve dans la première chambre intermédiaire 9 La cavité annulaire 37 b est en communication avec la cavité 33 Les chambres intermédiaires 9 et 13 sont donc à la pression P 2 La chambre d'échappement 12 est à la pression P 2 La chambre d'arrivée 7 est seule à la pression Pl Il s'exerce sur le piston 6 une force qui déplace l'attelage mobile vers la gauche Finalement, la face interne du piston 6 vient buter sur la tige de déclenchement 35 a, ce qui provoque le déplacement du manchon 34 vers la gauche La cavité 37 b est isolée La cavité 37 a est en communication avec la cavité 33 par l'intermédiaire du passage de distribution 36 Les chambres intermédiaires 9 et 13 sont à la pression PI La tige de déclenchement 35 b se trouve dans la chambre d'échappement 12 Il s'exerce sur le piston 11 une résultante de pression qui déplace l'attelage mobile vers la droite (flèche D de la figure 4) Enfin la face interne du piston 11 vient buter sur la tige de déclenchement 35 b, ce qui entraîne le déplacement du manchon 34 vers la droite, et un renversement du mouvement du moteur. Diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus sans sortir du cadre de la présente invention On peut notamment ajouter des dispositifs supplémentaires qui favorisent un déplacement franc et rapide des moyens 21 lorsque l'attelage mobile est en bout de course, tels que des ressorts agissant aux extrémités des tiges de déclenchement 24, 35 a et 35 b. REVENDICATIONS 1 Moteur hydraulique alternatif disposé entre une conduite d'arrivée de fluide ( 18) à une pression Pl et un conduit d'échappement de fluide ( 19) à une pression P 2 inférieure à Pl, caractérisé en ce qu'il comporte: un attelage mobile présentant un premier et un deuxième pistons ( 6, 11) liés entre eux par une tige de piston ( 15), un premier et un deuxième corps de cylindre ( 2, 3) disposés bout à bout et dans les alésages respectifs ( 5, 10) desquels lesdits premier et deuxième pistons ( 6, 11) peuvent coulisser de manière étanche, ladite tige de piston ( 15) coulissant de manière étanche dans un orifice ( 16) ménagé dans une paroi commune ( 4) auxdits corps de cylindre ( 2, 3), ledit premier piston ( 6) partageant l'alésage ( 5) dudit premier corps de cylindre ( 2) en une chambre d'arrivée ( 7) dans laquelle débouche ledit conduit d'arrivée de fluide ( 18) à la pression Pl, et en une première chambre intermédiaire ( 9), ledit deuxième piston ( 11) partageant l'alésage ( 10) dudit deuxième corps de cylindre ( 3) en une chambre d'échappement ( 12) dans laquelle débouche le conduit d'échappement de fluide ( 19) à la pression P 2 et en une deuxième chambre intermédiaire ( 13), des moyens ( 20) pour mettre en communication permanente ladite première chambre intermédiaire ( 9) avec ladite deuxième chambre intermédiaire ( 13), et des moyens ( 21) pour mettre ladite chambre d'arrivée ( 7) et ladite chambre d'échappement ( 12) en alternance en communication avec lesdites chambres intermédiaires ( 9, 13), et en ce que ladite chambre d'arrivée ( 7) et ladite chambre d'échappement ( 12) sont situées d'un même côté par rapport à leur piston respectif ( 6, 11), grâce à quoi il s'établit en alternance une différence de pression sur les faces opposées de l'un des pistons ( 6, 11), ce qui permet le déplacement alternatif dudit attelage mobile par rapport aux corps de cylindre ( 2, 3). 2 Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que- les moyens pour mettre en communication permanente ladite première chambre intermédiaire ( 9) avec ladite deuxième chambre intermédiaire ( 13) comportent un conduit ( 20) ménagé dans ladite tige de piston ( 15) et dans l'un au moins desdits pistons ( 11) et débouchant dans lesdites chambres intermédiaires ( 9, 13) par des orifices ( 22, 23). 3 Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit conduit ( 20) traverse lesdits deux pistons ( 6, 11), et, en ce que les moyens ( 21) pour mettre ladite chambre d'arrivée ( 7) et ladite chambre d'échappement en alternance en communication avec lesdites chambres intermédiaires ( 9, 13) comportent: une tige de déclenchement ( 24) montée coulissante dans ledit conduit ( 20), ladite tige de déclenchement ( 24) ayant une longueur supérieure à la longueur dudit attelage et étant susceptible de se déplacer par rapport audit attelage mobile lorsqu'elle vient en butée sur des parois ( 8, 14) desdits corps de cylindre ( 2, 3) par suite de déplacement alternatif dudit attelage mobile, et au moins deux soupapes ( 25, 26) portées par ladite tige de déclenchement ( 24) et susceptibles de coopérer alternativement avec des sièges de soupape ( 27, 29) prévus dans les parois desdits pistons ( 6, 11), lesdites soupapes ( 25, 26) étant disposées de telle manière que la soupape fermée coopère positivement avec son siège de soupape par suite de la différence des pressions exercées sur les deux faces du piston correspondant. 4 Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens ( 21) pour mettre ladite chambre d'arrivée ( 7) et ladite chambre d'échappement ( 12) en alternance en communication avec lesdites chambres ( 9, 13) intermédiaires comportent un distributeur ( 34) à trois voies monté dans la paroi commune ( 4) auxdits corps de cylindre ( 2, 3) et des moyens ( 35 a, 35 b) pour actionner ledit distributeur ( 34), et, en ce que des canalisations ( 37 a, 37 b) mettant en communication le conduit d'arrivée ( 18) et le conduit d'échappement ( 19) avec ledit distributeur ( 34) sont ménagées dans ladite paroi commune ( 4). Moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit distributeur comporte un manchon ( 34) monté coulissant et étanche dans une cavité ( 33) ménagée dans ladite paroi commune ( 4), ladite cavité ( 33) étant coaxiale à ladite tige de piston ( 15) et débouchant dans la chambre intermédiaire ( 9) adjacente à ladite paroi commune ( 4). 6 Moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens pour actionner ledit distributeur comportent des tiges de déclenchement ( 35 a, 35 b) portées par ledit manchon ( 34) et susceptibles de coopérer avec les parois internes desdits pistons ( 6, 11). 7 Moteur selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, destiné à actionner une pompe de dosage ( 40) du type comportant un piston de pompe ( 42) monté coulissant dans une chambre de dosage ( 43), caractérisé en ce que ladite chambre de dosage ( 43) est formée par un alésage ( 44) ménagé dans ladite tige de piston ( 15) et traversant l'un des pistons ( 6) dudit attelage mobile, et, en ce que le piston de pompe ( 42) est disposé dans ledit alésage ( 44) et est fixe par rapport auxdits corps de cylindre ( 2, 3). 8 Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les sections des deux pistons ( 6, 11) de l'attelage mobile ont des dimensions sensiblement égales. 9 Moteur selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les moyens ( 21) pour mettre ladite chambre d'arrivée ( 7) et ladite chambre d'échappement en alternance en communication avec lesdites chambres intermédiaires sont assités dans leur déplacement par des ressorts agissant aux extrémités des tiges de déclenchement ( 24, 35 a, 35 b), lesdits ressorts étant mis sous tension par l'attelage mobile sur une longueur au moins égale à la course complète desdits moyens ( 21) puis relachés par un dispositif à déclenchement brusque, mécanique ou magnétique.