Brevet FR2689576A1 — publié le 19931008

i Système hydraulique à régulation par pression différentielle La présente invention concerne un système hydraulique dans lequel un ou plusieurs utilisateurs sont alimentés par l'intermédiaire chacun d'une valve de commande par une pompe commune en fonction de valeurs de consigne ( 51 à 52) modifiables, les débits amenés aux différents utilisateurs étant réglés au moyen des valves de commande associées. L'objet de la présente invention est de perfectionner les sys- tèmes hydrauliques existants de telle sorte que ceux-ci ne soient pas sensibles aux oscillations et présentent en outre un meilleur potentiel de réaction aux variations du débit des utilisateurs, dans la mesure o un débit de pompe suffisant est toujours asuré pour le fonctionnement du système selon l'invention. Le problème est résolu par le fait que l'on compare le débit instantané de la pompe (débit de pompe) aux valeurs de consigne des débits d'utilisateur ( 51 à 52) et on utilise une différence entre le débit de pompe et la somme des valeurs de consigne des débits d'utilisateur pour adapter le débit de pompe aux débits d'utilisateur L'avantage de la solution est que les valeurs de consigne des débits d'utilisateur agis- sent directement sur la pompe et qu'ainsi des conditions de débit modi- fiées des utilisateurs sont remplies plus rapidement. L'écart par rapport à des valeurs de seuil prédéterminées est la différence entre le débit de pompe et la somme des débits d'utilisa- teur. Selon une première caractéristique de l'invention, la pompe est une pompe à débit réglable pourvue d'un bras d'actionnement ac- tionné par un organe de réglage hydraulique, l'organe de réglage étant alimenté par un distributeur qui est commandé par l'intermédiaire d'un premier circuit de commande en fonction d'une grandeur correspondant à la variation. Le distributeur peut être commandé en outre par l'intermé- diaire d'un deuxième circuit de commande en fonction d'une grandeur dérivée de la différence entre la pression de pompe et la pression d'utilisateur. Selon une autre caractéristique de l'invention, la pompe est une pompe à débit réglable qui comporte un bras d'actionnement régla- ble actionné par un organe de réglage hydraulique, l'organe de réglage étant alimenté par un distributeur qui est commandé par l'intermédiaire d'un premier circuit de commande en fonction d'une grandeur corres- pondant à la variation et dérive le débit de la pompe vers une conduite qui mène à un réservoir et comporte un distributeur qui peut être com- mandé par l'intermédiaire d'un deuxième circuit de commande en fonc- tion d'une grandeur dérivée de la différence entre la pression de pompe et la pression d'utilsateur. Selon une autre caractéristique de l'invention, la pompe est une pompe à cylindrée fixe dans laquelle le débit de pompe est dérivé vers une conduite menant à un réservoir et comportant un distributeur qui est commandé en fonction d'une grandeur correspondant à la varia- tion. Il est décrit ci-après de manière détaillée un exemple de réa- lisation de l'invention représenté sur les dessins Ceux-ci montrent: Figure 1, un schéma de branchement d'un système hydrauli- que conforme à l'invention, Figure 2, un schéma de branchement d'un mode de réalisation différent du système hydraulique conforme à l'invention, Figure 3, un schéma de branchement correspondant à un autre mode de réalisation du système hydraulique conforme à l'invention, Figure 4, un schéma de branchement correspondant à un qua- trième mode de réalisation du système hydraulique conforme à l'inven- tion et, Figure 5, une représentation schématique des organes de commande du système hydraulique selon l'invention. Les systèmes hydrauliques représentés sur les figures 1 à 4 ont ceci de commun qu'une même pompe 12 alimente plusieurs utilisa- teurs hydrauliques 10 ', 10 ", 10 "' Un régulateur de pression, par exem- ple une balance de pression ou une balance différentielle de pression 14 ', 14 ", 14 "' est placée en amont de chaque utilisateur A chaque ré- gulateur de pression 14 est appliquée, d'une part la pression régnant en amont de la valve de commande 16 ', 16 ", 16 "' (distributeur) associée à chacun des utilisateurs 10 et d'autre part la pression de chaque utilisa- teur 10 On obtient ainsi, au niveau de chaque valve de commande 16, une différence de pression constante et un réglage du débit volumique délivré à chaque utilisateur (débit d'utilisateur) qui est sensiblement indépendant de la charge et proportionnel aux impulsions de comman- de. Les valves de commande 16 sont de préférence des valves à commande électromagnétique qui contrôlent le débit d'utilisateur à l'intérieur de larges plages en fonction de signaux a et b Le débit d'utilisateur reste constant aussi longtemps que les signaux a et b sont constants et que la pompe 12 délivre un débit de pompe suffisant pour l'ensemble des utilisateurs 10 Par ailleurs, les utilisateurs 10 sont connectés entre eux par l'intermédiaire de sélecteurs de circuit 18 ', 18 " montés en cascade; la pression maximale de la charge P peut être pré- levée au niveau de cette cascade et transformée en un signal électrique dans un convertisseur 20 puis transmise à un module de commande 22 qui sera décrit plus loin La pression de refoulement est transmise sous forme de signal électrique à un module de commande 22 par l'intermé- diaire d'un convertisseur supplémentaire Le module de commande 22 est également connecté à des dispositifs d'entrée de valeurs de consi- gne 26 ', 26 ", 26 "' et à des dispositifs de sortie de valeurs de consigne 28 ', 28 ", 28 "' Les dispositifs d'entrée de valeurs de consigne 26 peu- vent être commandés automatiquement ou manuellement Les disposi- tifs de sortie 28 sont représentés ici sous forme d'amplificateurs et mentionnés comme tels dans ce qui suit; les sorties a et b des amplifi- cateurs sont connectées aux entrées respectives a et b des utilisateurs 10 Pour des raisons de clarté, cette liaison n'est pas représentée sur le dessin. La pompe 12 a représentée à la figure 1 est une pompe à débit réglable qui, conformément à l'invention, peut être réglée au moyen d'un organe de réglage 30 a L'organe de réglage 30 a est formé d'un cy- lindre à l'intérieur duquel se déplace un piston 32 a muni d'une tige de piston 36 a liée au rotor 34 a de la pompe 12 a Le piston 32 a modifie la position du rotor de pompe 34 a, ce qui est juste mentionné pour mé- moire ici Le piston est sollicité sur l'une de ses faces par un ressort 38 a ainsi que par la pression de commande transmise par l'intermédiai- re d'un distributeur 40 a La face du piston 32 opposée au ressort 38 a, est sollicitée par la pression de refoulement de la pompe Le ressort 38 a et la pression venant du distributeur 40 agissent dans le sens d'une augmentation du débit de la pompe 12 a. On mesure la course de réglage par laquelle l'organe de ré- glage 30 a agit sur la pompe 12 a, laquelle course de réglage, à des fins qui seront décrites plus loin, est transmise en tant que signal de régla- ge a au module de commande 22 par l'intermédiaire de la ligne 42 On mesure également la vitesse de rotation de la pompe 12 a, laquelle vi- tesse est transmise en tant que signal N au module de commande 22 par l'intermédiaire d'une ligne 44 Le signal a et le signal N caractérisant la vitesse de rotation sont transmis au module de commande 22 sous une forme adaptée, par exemple sous forme de tension électrique, par l'intermédiaire de convertisseurs 46, 48 adaptés. La figure 1 représente le système hydraulique au repos, c'est- à-dire que les valves de commande 16 occupent une position médiane. Les utilisateurs 10 sont immobiles Lorsque l'installation est en servi- ce, les valves de commande sont activées La différence de pression entre la pression de pompe et la charge active maximale est constante. Si le dispositif d'entrée de valeur de consigne 26, par l'inter- médiaire du module de commande 22 et des amplificateurs 28, impose des débits d'utilisateur différents aux utilisateurs 10, par exemple des débits plus élevés, la différence de pression diminue momentanément. Cette baisse est largement compensée par le système selon l'invention en transmettant pratiquement simultanément à la pompe 12 a les va- leurs de consigne qui engendrent des débits plus élevés au niveau des utilisateurs 10. Les signaux 51, 52 et 53 de valeur de consigne modifiés ap- pliqués aux électro-aimants des distributeurs 16 par l'intermédiaire des amplificateurs 28 sont additionnés dans un étage additionneur 50 (fi- gure 5) On obtient à la sortie de l'étage additionneur 50 un signal úQV qui correspond à la somme des nouvelles valeurs de consigne dont il faut accroître le débit d'utilisateur Le signal X Qv est appliqué à l'en- trée d'un étage comparateur 52, à l'autre entrée duquel est appliqué le débit instantanné Qp déterminé dans un étage multiplicateur 54 à partir de la vitesse de rotation N de la pompe 12 et de la position ox de son rotor ou de son bras d'actionnement Etant donné qu'à cet instant, c'est-à-dire immédiatement après l'entrée des nouvelles valeurs de consigne, les valeurs de I Qv et et Qp ne sont pas identiques, on obtient à la sortie de l'étage comparateur 52 une valeur W qui, par l'intermé- diaire d'un amplificateur 56, est appliquée à l'électro-aimant 56 du dis- tributeur 40, représenté par le bloc L sur la figure 5 Le distributeur 40 se déplace, de telle sorte qu'une pression est appliquée sur la face du piston 32 sollicitée par ressort et que le piston 32 agit sur la pompe 12 a dans le sens d'une augmentation du débit de pompe Ceci se tra- duit à son tour par une modification immédiate des débits d'utilisateur, c'est-à-dire que la quantité de fluide sous pression correspondant à la consommation accrue des utilisateurs 10 est déjà disponible au niveau des distributeurs 16 respectifs lorsque le passage de ceux-ci est modi- fié sous l'action des nouvelles valeurs de consigne appliquées à leurs électro-aimants. La pression instantanée de refoulement Pp est comparée à la pression maximale de la charge Px fma dans un étage comparateur, par l'intermédiaire d'un circuit secondaire La différence Ap obtenue à la sortie de l'étage comparateur 58 et résultant des valeurs de consigne est appliquée à l'électro-aimant du distributeur 40 par l'intermédiaire d'un étage pondérateur dont la fonction est de limiter les pics de pres- sion, pour suivre de la manière décrite plus haut le nouveau réglage de la pompe 12. A signaler que le débit de la pompe, dans le système repré- senté à la figure 1, doit être égal au débit du ou des utilisateurs Dans le cas o les nouvelles valeurs de consigne impliquent un débit de pompe qui dépasse la capacité de la pompe 12 a, une adaptation du sys- tème en fonction des nouvelles valeurs de consigne ne pourra être ob- tenue que par une réduction des débits d'utilisateurs, comme cela est courant dans l'état de la technique. Le mode de réalisation du système hydraulique représenté à la figure 2 diffère de celui de la figure 1 par le fait que l'on n'utilise pas le signal différentiel Ap, dérivé des pressions d'utilisateur et de re- foulement, pour le réglage du distributeur 40 mais pour le réglage d'une valve 60 placée dans une conduite de dérivation reliant la conduite de refoulement 64 de la pompe à un réservoir 62 La valve 60 commande l'envoi de fluide sous pression aux utilisateurs en ne lais- sant pas parvenir à ceux-ci 10 une quantité plus ou moins grande du fluide refoulé par la pompe 12 b, en fonction de la position de ladite valve imposée par le signal Ap, et en dérivant ladite quantité vers le réservoir 62 Ce système suppose que le débit de pompe soit supérieur à la somme des débits d'utilisateur La pompe 12 b peut de plus être commandée suivant le système décrit dans la figure 1. Le système hydraulique selon la figure 3 utilise une pompe à débit fixe 12 c Dans ce cas, le signal W prélevé au niveau de l'étage comparateur 56 est utilisé pour agir sur une valve 66 qui connecte la conduite de refoulement 64 au réservoir 62 aux fins d'adapter le débit de pompe aux débits d'utilisateur correspondant aux valeurs de consi- gne, c'est-à-dire que la valve 66 régule les débits d'utilisateur en éva- cuant une certaine quantité de fluide de la conduite 64 vers le réser- voir 62. Le système hydraulique représenté à la figure 4 est semblable à celui décrit ci-dessus en ce qui concerne la détection des grandeurs W et Ap disponibles au niveau des étages comparateurs 52 et 58 Ces grandeurs sont utilisées dans l'ordre indiqué pour commander l'électro- aimant d'une valve 68 qui envoie du fluide sous pression au vérin de réglage 30 d de la pompe 12 d aux fins de régler la pompe 12 d en fonc- tion des données résultant des nouvelles valeurs de consigne La tige 36 d du piston 32 d mobile dans le cylindre 30 d est couplée mécanique- ment à un ressort 70 qui agit à l'encontre de l'électro-aimant de la val- ve 68 de manière telle que, le dit ressort soit comprimé lors d'un dé- placement de la tige de piston 36 d dans le sens d'une augmentation du débit de la pompe Par ailleurs, le ressort 70 se détend lorsque la tige de piston 36 d est déplacée dans la direction opposée en vue de réduire le volume de fluide sous pression refoulé par la pompe 12. La description est limitée aux éléments et à leur fonction né- cessaires à la compréhension de l'invention Ainsi par exemple, les transducteurs nécessaires pour transformer en signaux électriques des grandeurs de mesure hydrauliques ne sont pas représentés dans tous les cas car ceux-ci ainsi que les éléments qui déclenchent voire exécu- tent les fonctions décrites sont connus de l'homme de métier. REVENDICATIONS 1 Système hydraulique dans lequel un ou plusieurs utilisa- teurs ( 10) sont alimentés par l'intermédiaire chacun d'une valve de commande ( 16) par une pompe ( 12) commune en fonction de valeurs de consigne (Si à 52) modifiables, les débits amenés aux différents uti- lisateurs ( 10) étant réglés au moyen des valves de commande asso- ciées, caractérisé par le fait que l'on compare le débit instantané de la pompe ( 12) (débit de pompe) aux valeurs de consigne des débits d'uti- lisateur (Si à 52) et on utilise une différence entre le le débit de pompe et la somme des valeurs de consigne des débits d'utilisateur pour adap- ter le débit de pompe aux débits d'utilisateur. 2 Système hydraulique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la variation par rapport à des valeurs de seuil prédéter- minées est la différence entre le débit de pompe et la somme des utili- sateurs. 3 Système hydraulique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pompe ( 12) est une pompe à débit réglable avec un bras d'actionnement réglable ( 34) actionné par un organe de réglage hydraulique ( 30), l'organe de réglage ( 30) étant alimenté par un distri- buteur ( 40) qui est commandé par l'intermédiaire d'un premier circuit de commande ( 50, 54, 52) en fonction d'une grandeur correspondant à la variation. 4 Système hydraulique selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le distributeur ( 40) peut être commandé en outre par l'intermédiaire d'un deuxième circuit de commande ( 58) en fonction d'une grandeur dérivée de la différence entre la pression de pompe et la pression d'utilisateur. Système hydraulique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pompe ( 12) est une pompe à débit réglable qui com- porte un bras d'actionnement réglable ( 34) actionné par un organe de réglage hydraulique ( 30), l'organe de réglage ( 30) étant alimenté par un distributeur ( 40) qui est commandé par l'intermédiaire d'un premier circuit de commande ( 50, 54, 52) en fonction d'une grandeur corres- pondant à la variation et qui dérive le débit de pompe ( 64) de la pompe ( 12) vers une conduite qui mène à un réservoir ( 62) et comporte un distributeur ( 60) qui peut être commandé par l'intermédiaire d'un deuxième circuit de commande ( 58) en fonction d'une grandeur dérivée de la différence entre la pression de pompe et la pression d'utilisateur. 6 Système hydraulique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pompe ( 12) est une pompe à cylindrée fixe dans la- quelle le débit de pompe ( 64) est dérivé vers une conduite qui mène à un réservoir ( 62) et comporte un distributeur ( 66) qui est commandé en fonction d'une grandeur correspondant à la variation.