Brevet FR2711182A1 — publié le 19950421

i Les moteurs pneumatiques à mouvements alternatifs du type utilisé pour commander des pompes à fluide à mouve- ments alternatifs ont été mis en oeuvre depuis de nombreuses années. L'un des inconvénients de ces moteurs pneumatiques5 est leur tendance à se givrer lorsqu'ils fonctionnent en continu, en raison de la condensation répétée d'humidité et en conséquence du refroidissement qui se produit en fonction- nement, en particulier dans le mécanisme du distributeur d'air.10 Le brevet U.S. n 4 921 408 se rapporte à une structure destinée à diminuer le givrage en fonctionnement et la présente invention ainsi que la demande de brevet US série n 07/904447 déposée le 25 juin 1992 se rapportent à une autre structure prévue dans le même but. L'invention se rapporte donc à un distributeur d'air destiné à un moteur pneumatique à mouvements alternatifs et dans lequel le givrage est considérablement réduit en service. Un autre but de l'invention est la conception d'un distributeur d'air extrêmement fiable, qui fonctionne avec un faible frottement et qui ne s'arrête ni ne cale en service. Une cage à sommet ouvert (le terme "sommet" utilisé dans ce mémoire se rapporte au côté du distributeur d'air qui est en face du moteur pneumatique) loge un tiroir sensiblement rectangulaire. Le tiroir comporte deux cuvettes qui sont orientées vers le haut et un joint rectangulaire est placé autour de chaque cuvette. Un point très important est que le tiroir comporte de nombreuses ailettes et des trous qui permettent le transfert de chaleur de l'air admis au tiroir et en particulier aux cuvettes du distributeur. La fiabilité étant importante, quatre rainures, dont chacune loge un rouleau, sont placées au sommet du tiroir. Ces rouleaux et des joints d'étanchéité sont en contact avec des plaques perforées qui sont fixées sur le sommet de la cage, celle-ci étant fixée de son côté sur le côté du moteur pneumatique. L'utilisation de rouleaux diminue considérablement la charge pneumatique exercée sur le tiroir, ces rouleaux formant des joints hermétiques contre les plaques perforées et abaissant considérablement le frottement inhérent au fonctionnement du dispositif en améliorant ainsi5 sa fiabilité. Deux arrêts soumis à la force de ressorts et des rampes d'arrêt sont placés de manière à positionner le tiroir à l'une ou l'autre de deux positions. Une tige de déplacement passe dans le milieu de la chambre et un ressort de déplacement est placé sur son centre, tandis que des organes de retenue du ressort sont placés à chacune des extrémités de ce dernier. L'ensemble ressort/organes de retenue est placé dans un trou central du tiroir et fait coulisser ce dernier vers l'arrière et l'avant d'une position à l'autre. Deux culbuteurs basculent en va-et-vient et ils sont actionnés par des tiges de poussée qui de leur côté sont actionnées par le piston et le moteur pneumatique. Le distributeur du brevet U.S. n 07/904447 fonctionne bien, mais il a une tendance à s'user prématurément. La pression élevée, exercée à une extrémité du tiroir et due à l'air d'échappement, provoque un déséquilibre de force lorsque le canal aboutissant à une chambre du piston du moteur communique avec la chambre du distributeur en raison de la chute de la pression d'air provoquée par la rapidité de l'écoulement dans cette dernière chambre. La disposition de l'invention limite le flux parvenant dans la chambre du piston en conservant ainsi la pression d'air (et l'équilibre des forces) dans la chambre du distributeur. Un évidement réalisé dans la surface d'étanchéité permet à une petite quantité d'air de parvenir dans la chambre du piston lors du déplacement du tiroir en empêchant ainsi un calage et en favorisant l'inversion des mouvements. L'invention va être décrite plus en détail à titre d'exemple en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en plan du sommet du distributeur de l'invention avec coupes partielles destinées à montrer différents composants; la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne 3-3 de la figure 1; la figure 4 est une vue en coupe semblable à celle de la figure 3, mais représente le tiroir à l'autre position; la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne 5-5 de la figure 1; la figure 6 est une vue avec coupe partielle représentant le distributeur d'air de l'invention qui est intégré au moteur pneumatique à mouvements alternatifs; et la figure 7 représente un détail de la tige de déplacement et des organes de retenue du ressort en vue semblable à celle de la figure 2. Le distributeur d'air de la présente invention, qui porte la référence générale 10, est représenté globalement sur la figure 1 et utilisé avec un moteur pneumatique 50 que représente la figure 6. La cage 12, qui comprend des première et seconde extrémités 12a et 12b, loge un tiroir 14 ayant des première et seconde extrémités 14a et 14b. Le tiroir 14 comprend également des éléments d'absorption de chaleur qui consistent en des ailettes 14d et des évidements 14e. La surface supérieure (représentée sur la figure 1) du tiroir 14 comporte deux cuvettes ou cloches 16 ou davantage qui sont tournées vers le haut et autour de chacune desquelles est disposé un joint 18 de matière plastique. Chaque joint 18 comporte une surface d'étanchéité 18a ainsi qu'un évidement de soutirage 18b distant vers le haut (d'environ 0,5 mm suivant un mode de réalisation avantageux) de la surface d'étanchéité 18a et il se prolonge vers le côté distal en s'éloignant de la cuvette pour s'achever en un bord distal 18c qui est placé du côté opposé à celui du bord proximal 18d. L'évidement de soutirage 18b a une largeur d'environ 4 mm, tandis que la largeur du canal 42 est d'environ 9 mm. Chacune de plusieurs rainures 20 qui sont également prévues loge un rouleau mince 22 ayant un diamètre inférieur à celui de la longueur de la rainure afin de lui permettre de rouler d'un côté à l'autre. Des ensembles d'arrêt 24 sont placés au centre du tiroir 14 et consistent en une zone d'arrêt 14c qui fait partie du tiroir 14 et qui peut être réalisée à la coulée, par usinage ou d'une autre manière. L'ensemble d'arrêt 24 comprend par ailleurs un élément rapporté 26 de matière plastique, un élément d'arrêt 28 et un ressort de compression 30. Un rouleau d'arrêt 32 monté sur l'élément correspondant 28 se déplace sur une piste d'arrêt 34 qui comprend deux évidements 34a correspondant aux deux positions représentées sur les figures 3 et 4. Des plaques perforées 36 sont fixées par des vis 38 sur la cage 12. Chaque plaque perforée comprend deux trous, un trou 40 communiquant avec la chambre du piston du moteur et un trou d'échappement 42. Lorsque le distributeur 10 est fixé au moteur pneumatique 50, les trous 40 sont raccordés respectivement aux chambres supérieure et inférieure 44 (représentées sur la figure 6), tandis que les trous 42 sont raccordés au mécanisme d'échappement qui est décrit plus en détail dans le brevet U.S. n 4 921 408 mentionné plus haut. Des tiges de poussée 46 sont actionnées en alternance par le piston 51 du moteur et elles actionnent de leur côté des culbuteurs 48. Ceux-ci provoquent de leur côté le mouvement d'aller et de retour d'une tige de déplacement 52. Dans le mode de réalisation de la figure 7, la tige de déplacement 52 est en réalité en deux moitiés assemblées comme suit. Chaque moitié de la tige de déplacement 52 est introduite dans une cavité 56a d'un organe 56 de retenue du ressort. Les extrémités intérieures 56b des organes de retenue 56 sont normalement distantes l'une de l'autre, sauf pendant une inversion. Les extrémités distales 56c des organes de retenue 56 sont contiguës aux extrémités 58a d'un trou 58 du tiroir 14. Dans le mode de réalisation avantageux que représente la figure 7, la tige de déplacement 52 est formée d'un assemblage d'au moins deux pièces et elle comprend deux épaulements 52d contre lesquels se placent les organes de retenue 56 qui de leur côté enserrent le ressort 54 entre eux. Comme déjà mentionné, les extrémités intérieures des organes 56 de retenue sont normalement distantes l'une de10 l'autre, sauf pendant une inversion. En service, une source d'air comprimé est raccordée à la chambre 60 située à l'intérieur de la cage 12 et qui est ainsi remplie d'air comprimé. Lorsque le mécanisme est à la position que représentent les figures 1 et 3, le trou 40 qui débouche dans une chambre 44 du moteur est directement raccordé à, et en communication avec, la chambre intérieure 60 du distributeur qui est remplie d'air comprimé, de sorte que la chambre raccordée 44 est mise sous pression. A cette position, le trou d'échappement 42 communique avec la cuvette 16, dont l'autre partie est bloquée par la partie de surface pleine de la plaque perforée 36. Lorsque le piston 51 s'approche de l'extrémité de sa course, il entre en contact avec la tige de poussée 46 qui, de son côté, actionne le culbuteur 48 et provoque le début du mouvement de la tige de déplacement 52 d'une position à l'autre. Dans le mode de réalisation de la figure 7, l'épaulement 52d de la tige de déplacement 52 exerce une poussée sur l'organe de retenue 56 de façon à comprimer le ressort 54 et à emmagasiner de l'énergie dans ce dernier. Lorsque les extrémités 56b des organes de retenue sont en contact, la force provenant de la tige de déplacement est transmise au premier organe de retenue 56, au ressort 54 et, de là, à l'autre organe de retenue avec pour conséquence que le tiroir 14 commence de se déplacer. Lorsque les ensembles d'arrêt 24 ont subi un déplacement suffisant, l'énergie emmagasinée dans le ressort comprimé 54 provoque le déplacement brusque du tiroir de part et d'autre du système d'arrêt et le met à l'autre position que représente la figure 4 et donc la cuvette 16 met en communication les trous 40 et 42 en permettant ainsi à l'air de s'échapper de la chambre par le trou 42. On comprend que les deux chambres 44 délimitées par le piston du moteur subissent toujours des processus opposés, c'est à dire que lorsque la chambre supérieure 4410 est sous pression, la chambre inférieure 44 communique avec l'échappement et inversement. Bien que les figures 3 et 4 ne représentent qu'une extrémité du tiroir 14 et qu'une cuvette 16, on comprend que la même disposition générale est utilisée à l'autre extrémité. Il doit être bien entendu que différentes modifications peuvent être apportées au distributeur d'air soustrait au givrage et à faible frottement sans sortir de l'esprit ni du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Distributeur d'air (10) combiné avec un moteur pneumatique (50) qui comprend un piston (51) à mouvements alternatifs ainsi que deux chambres (44) délimitées par ledit5 piston, ledit distributeur étant caractérisé en ce qu'il comprend une cage (12) ayant des première et seconde extrémités (12a, 12b) et formant intérieurement une chambre (60) qui est raccordée à une source d'admission d'air comprimé, un tiroir (14) ayant des première et seconde extrémités (14a, 14b) et qui est monté coulissant dans ladite chambre de manière à y effectuer des mouvements alternatifs, des première et seconde plaques perforées (36), chacune d'elles comprenant des premier et second trous d'échappement (42) ainsi que des premier et second trous (40) communiquant avec les chambres du piston du moteur; ledit tiroir (14) comportant des première et seconde cuvettes (16) dont chacune est entourée d'une surface d'étanchéité (18a) et comprend des extrémités proximales (18d) placées en face l'une de l'autre ainsi que des extrémités distales (18c), lesdites cuvettes dirigeant en alternance ledit air comprimé d'admission tout d'abord de l'une desdites chambres (60) du distributeur dans chacune desdites chambres (44) du piston du moteur et de là de chacune de ces dernières chambres dans lesdits trous d'échappement (42) lorsque ledit tiroir exécute des mouvements alternatifs, de façon que, lorsque l'une desdites cuvettes (16) raccorde l'un desdits trous (40) communiquant avec une chambre du piston auxdits trous d'échappement (42), ladite autre extrémité distale (18c) de la cuvette obstrue sensiblement ledit autre trou (40) débouchant sur l'autre chambre de piston de manière à doser l'arrivée d'air dans ce trou et à conserver ainsi une pression d'air dans ladite chambre (60) du distributeur. 2. Distributeur d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend par ailleurs des moyens d'arrêt (24) destinés à positionner ledit tiroir (14) à l'une de deux positions à l'intérieur de ladite chambre (60). 3. Distributeur d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend par ailleurs une tige de déplacement (52) passant par ladite chambre (60) du distributeur et allant d'une extrémité à l'autre de cette5 chambre. 4. Distributeur d'air selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit tiroir comporte un trou (58) et un ressort (54) placé autour de ladite tige de déplacement (52) est logé dans ledit trou (58). 5. Distributeur d'air selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend par ailleurs des moyens de retenue dudit ressort sur ladite tige de déplacement de manière à permettre la compression dudit ressort, mais à empêcher l'allongement dudit ressort au-delà d'une longueur prédéterminée. 6. Distributeur d'air selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de retenue consistent en un tronçon de diamètre réduit qui est situé à proximité du centre de ladite tige de déplacement (52) et qui aboutit à chaque extrémité en épaulements (52d) et des premier et second organes de retenue (56) reposent contre lesdits épaulements et enserrent entre eux ledit ressort (54). 7. Distributeur d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune desdites extrémités distales (18c) des cuvettes (16) comporte une cavité (18b) dans ladite surface d'étanchéité (18a). 8. Distributeur d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de roulement placés entre ledit tiroir (14) et ladite plaque perforée (36) afin d'abaisser la charge pneumatique et le frottement entre ce tiroir et cette plaque. 9. Distributeur d'air selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de roulement comprennent plusieurs rainures (20) réalisées dans ledit tiroir, chaque rainure logeant un rouleau (22).