Brevet FR2733293A1 — publié le 19961025

l VANNE-PILOTE HYDRAULIQOUE La présente invention concerne une vanne-pilote hydraulique sous forme d'une vanne magnétique présentant plusieurs raccords et plusieurs positions de commutation, ladite vanne-pilote étant composée d'un carter de soupape pourvu des raccords et d'un électro-aimant pourvu d'un poussoir mobile destiné à la commande d'un robinet- vanne, de même qu'elle est équipée d'un siège de soupape et d'une bille pouvant être amenée en position de fermeture grâce à un ressort de fermeture et pouvant être amenée en position d'ouverture au moyen du robinet-vanne par la force de l'électro- aimant. Des vannes-pilotes de ce type sont généralement utilisées pour la commande d'unités de cylindres à piston hydrauliques, par exemple afin de soulever ou d'abaisser des groupes de moissonneuses agricoles. Ces vannes sont connues en tant que vannes à voies multiples présentant plusieurs positions de commutation. Les vannes-pilotes s'étant révélées efficaces présentent toutefois l'inconvénient que le début d'un processus de levage ou d'abaissement ainsi que la fin de ces processus se produisent brusquement. Les forces d'accélération ou de freinage résultant de ces processus sont extrêmement élevées de telle sorte que les pièces de construction sont soumises à des charges correspondantes élevées. Il sensuit des oscillations et des mouvements vibratoires qui sont toujours malvenus. Par ailleurs, un autre inconvénient de ces vannes-pilotes de type connu concerne le fait que les travaux de réparation sont coûteux de telle sorte que lors d'une réparation, l'ensemble de la vanne-pilote doit être remplacé. En raison de ces exigences, il est en effet nécessaire d'empêcher les fuites d'huile dans le siège de soupape. L'objectif de la présente invention est donc de développer une vannepilote hydraulique de type mentionné ci-dessus de telle sorte que les pièces nécessaires au fonctionnement puissent être remplacées le plus simplement possible. En outre, il convient de garantir que l'accélération et le ralentissement des groupes devant être déplacés ne se fait pas brusquement mais en douceur. L'objectif de la présente invention est atteint par le fait que le robinet-vanne est introduit dans un corps de vanne inséré de manière fixe dans le carter, mais pouvant toutefois être remplacé, ce corps de vanne contenant l'alésage destiné à la réception du robinet- vanne, le siège de soupape, la bille et le ressort de fermeture poussant la bille contre le siège de soupape, par le fait que l'alésage destiné à la réception du robinet-vanne peut être amené en relation d'écoulement avec une conduite de 1 0 pression, une conduite de sortie et une conduite de retour et par le fait que le robinet- vanne est pourvu d'une surface d'anneau adjointe à la conduite de retour, de telle sorte que la pression de sortie dans la conduite de sortie est déterminée par la dimension de la surface d'anneau et/ou par la force magnétique. 1 5 Dans le cas de la vanne-pilote conforme à l'invention, le corps de vanne forme une unité de construction avec le robinet-vanne, la bille et le ressort de fermeture. Si par exemple le siège de soupape présente des fuites d'huile, cette unité de construction peut être retirée du carter de la vanne-pilote et être remplacée par une unité en état de fonctionnement. On obtient ainsi à nouveau une vanne-pilote que l'on peut considérer comme étant à l'état neuf. Etant donné que le robinet-vanne présente une surface d'anneau, la pression de l'huile agit, dans le cas de l'ouverture du siège de soupape, sur le robinet-vanne. Cette force agit contre la force magnétique entrainant l'ouverture du siège de soupape. Si la pression de fonctionnement doit être réglée, par exemple afin d'amorcer en douceur (progressivement) un processus de commande, la position de la surface d'anneau du robinet-vanne peut être modifiée par un changement de la force magnétique et atteindre le siège fixe adjoint à la conduite de retour, de telle sorte que le flux volumétrique (-) s'écoulant de la conduite de retour est changé. I1l en va de même de la pression de sortie dans la conduite de sortie. Ces propriétés de la vanne-pilote peuvent être utilisées pour accélérer légèrement les groupes et les ralentir légèrement ou pour régler la pression de sortie dans la conduite de sortie. Si la pression de sortie doit être inférieure à la pression d'alimentation, la surface d'anneau du robinet-vanne et la force magnétique doivent être adaptées l'une à l'autre de telle sorte que après l'ouverture du siège de soupape dans le cas d'une puissance magnétique à plein régime, la force agissant sur la surface d'anneau du robinet-vanne déplace le siège de soupape contre la force magnétique, de telle sorte que ledit siège de soupape est légèrement fermé, la surface d'anneau du robinet-vanne ouvre de manière correspondante la section transversale de la conduite de retour et une pression de sortie constante est réglée dans la conduite de sortie, même lors d'une variation de pression dans la conduite de pression. Si la surface d'anneau du robinet-vanne et la force magnétique sont adaptées l'une à 1 5 l'autre de telle sorte que l'aimant maintient le robinet-vanne dans sa position commutée contre la pression de sortie à plein régime, la vanne agit comme une vanne à 3/2 voies. La vanne-pilote est une vanne comprenant trois raccords et deux positions de commutation. L'accouplement de cette vanne avec une deuxième vanne permnnet une combinaison de vannes et la construction d'une vanne comprenant trois ou quatre raccords et trois positions de commutation. Afin de permettre une fabrication aisée de la vanne-pilote ainsi qu'un remplacement simple de l'unité de construction mentionnée, il est avantageux que le corps de la vanne soit conçu de manière cylindrique et qu'il soit inséré sans jeu dans un alésage du carter de la vanne. Afin de réaliser le remplacement, le corps de la vanne peut être enlevé de l'alésage. En outre, les surfaces périphériques sont suffisamment grandes pour assurer une étanchéification maximale. D'autres formes de réalisation avantageuses de l'invention sont mises en évidence dans les sous-revendications. La présente invention sera décrite plus en détail ci-dessous à l'aide d'un exemple de réalisation et de plusieurs figures représentant cet exemple de manière schématique. Ces figures représentent respectivement: fig. 1: une coupe partielle de la vanne-pilote hydraulique conforme à l'invention en position de fermeture du siège de soupape, fig. 2 une vue correspondant à celle de la figure 1, en position de réglage du robinet-vanne, fig. 3 une vue correspondant à celle de la figure 1, en position d'ouverture du robinet-vanne, fig. 4: la combinaison de deux vannes- pilotes conformément à la fig. 1, la vanne présentant trois raccords et trois positions de commutation, fig. 5: la combinaison de deux vannes-pilotes conformément à la figure 1, la vanne présentant quatre raccords et trois positions de commutation et fig. 6: la combinaison de deux vannes-pilotes conformément à la fig. 1 et d'un bloc de retenue. Les vannes-pilotes 1 représentées aux figures 1 à 5 se composent principalement d'un carter de soupape 2 représenté schématiquement, d'un corps de vanne 4 inséré de manière fixe dans un alésage 3, d'un robinet-vanne 6 inséré dans un alésage 5 du corps de vanne 4, d'une bille 9 poussée par un ressort de fermeture 8, libérant le siège de soupape 7 du corps de vanne 4 et l'obturant en empêchant une fuite d'huile, ainsi que d'un électro-aimant 10 n'étant pas décrit plus en détail et étant équipé d'un poussoir pouvant être entré et sorti. L'alésage 5 du corps de vanne 4 est en relation de flux avec des conduites non représentées. Par souci de simplicité, les raccordements ne sont pas représentés. Sur les figures, la conduite de pression raccordée à la pompe hydraulique est désignée par le numéro de référence 12, la conduite de sortie alimentant un consommateur, par exemple un cylindre hydraulique étant désignée par le numéro de référence 13 et la conduite de retour alimentant un 1 0 réservoir à huile par le numéro de référence 14. L'alésage 3 du carter de soupape 2 est conçu à gradins, la zone présentant le diamètre le plus grand étant dirigée vers l'électro-aimant 10. Dans cette zone, le corps de vanne est inséré sans jeu. La zone du corps de vanne 4 opposée à l'électro-aimant 10 présente un petit diamètre. Le siège de soupape 7 se trouve dans la zone de transition. La conduite de pression 12 1 5 est raccordée à la zone présentant le plus petit diamètre. La conduite de retour 14 est située vers l'électro-aimant 10 et la conduite de sortie est intercalée entre les deux. La zone de l'alésage 3 orientée vers l'électro-aimant 10 est pourvue d'un filet de vis intérieur dans lequel est vissé le filet de vis extérieur d'un cône de serrage 15 en forme de cylindre, ce afin de fixer le corps de vanne 4. La zone supérieure du cylindre de serrage dépasse l'alésage 3. L'étanchéification est réalisée par une bague d'étanchéité 16. L'étanchéification de la zone de transition, dans laquelle les diamètres extérieurs du corps de vanne change, par rapport à la surface circulaire de l'alésage 3 à gradins du corps de vanne est réalisée par un joint d'étanchéité. 2 5 Dans les zones de raccordement destinées à la conduite de sortie 13 et à la conduite de retour 14, le corps de vanne 4 est pourvu de rainures circulaires 18, 19. I apparaît clairement sur les figures que les surfaces de contact sont relativement grandes, de telle sorte qu'aucun autre élément d'étanchéité n'est requis pour l'étanchéification. Le robinet-vanne 6 présente deux étages, la surface d'anneau inférieure 6a tournée vers la bille 9 étant située dans la zone de la conduite de sortie 13 et sa surface d'anneau supérieure 6b étant située dans la zone de retour 14. Un siège 18a du corps de vanne 4 est adjoint à cette surface d'anneau 6b. Dans le cas de la représentation conforme à la figure 1, l'électro-aimant 10 est sans courant. Le ressort de fermeture 8 pousse la bille contre le siège de soupape de telle sorte que ce siège ne permet pas le passage de l'huile. Dans la conduite de pression 12, l'huile se trouve à la pression de la pompe. La conduite de sortie 13 et la conduite de retour 14 sont sans pression, étant donné que dans cet état, l'huile n'arrive pas. Si l'électro-aimant 10 est alimenté par une tension maximale, le poussoir 11 ressort complètement et déplace le robinet- vanne 6 dans la position extrême inférieure conforme à la figure 3. La surface 1 0 d'anneau 6b est appliquée sur le siège 18a et l'huile ne peut pas s'écouler par la conduite de retour 14. Cet état est toutefois bref, vu que l'huile sous pression affluant par le siège de soupape 7 exerce sur la surface d'anneau 6b du robinet-vanne 6 une pression destinée à contrer la force magnétique, le robinet-vanne 6 se déplaçant en direction de l'électro-aimant 10 de telle sorte que entre la surface d'anneau 6b et le 1 5 siège 18a se forme une fente de passage permettant l'écoulement de l'huile par la conduite de retour 14. Cette structure permet d'obtenir dans la conduite de sortie 13 une pression de sortie déterminée lors d'une pression constante dans la conduite de pression 12. Cette pression de sortie peut être déterminée par la grandeur de la surface d'anneau, lorsque par exemple la vanne- pilote hydraulique 1 est utilisée pour des unités dans le cas desquelles une pression de sortie constante ou une pression de pompe plus petite est nécessaire ou suffisante. Si toutefois une modification de la pression de sortie est requise pour les processus de commande ou de réglage, l'électro-aimant 10 peut être excité par une tension 2 5 inférieure à la tension maximale. Vu que la force magnétique diminue, le robinet- vanne 6 continue à se déplacer dans la direction de l'électro-aimant 10, de telle sorte que la section transversale de passage est plus grande entre le siège 18a et la surface d'anneau 6b. Dans la mesure o un flux volumétrique plus grand s'écoule par la conduite de retour 14, la pression chute dans la conduite de sortie 13. La position de réglage de la vanne-pilote 1 est représentée à la figure 2. Il en résulte que la modification de la force magnétique permet le réglage de la pression de sortie dans la conduite de sortie 13. De cette manière, le dispositif de levage peut être soulevé, respectivement abaissé en douceur. En outre, une pression déterminée et constante peut être produite pour la commande d'une unité rotative d'une moissonneuse- batteuse. De nombreuses utilisations sont possibles dans le cadre des moissonneuses agricoles. Si, au fil du temps, il devient nécessaire, en raison d'une fuite du siège de soupape de remplacer le corps de vanne 3 incluant le robinet-vanne 6, le ressort de fermeture 8 et la bille 9, le cylindre de serrage 15 doit être dévissé. Les pièces de construction citées peuvent être enlevées de l'alésage 3 en tant qu'unité de construction et être remplacées par une nouvelle unité de construction. La réalisation conforme à la figure 4 illustre une vanne- pilote 1 conçue comme une vanne à voies multiples présentant trois raccords et trois possibilités de commutation. Deux alésages 3 sont 1 5 prévus ensemble dans le carter de soupape 2. Dans chacun des alésages 3 est montée une unité de construction déjà décrite et présentant le corps de vanne 4. La construction correspond à la vanne- pilote conforme aux figures 1 à 3. Les mêmes numéros de référence sont par conséquent utilisés pour désigner les éléments de construction semblables. Les sièges de soupape 7 sont à nouveau protégés contre une fuite d'huile. Les deux alésages 5 de la vanne-pilote 4 sont reliés par une conduite de liaison 24. Un cylindre hydraulique 20 de fonctionnement simple est raccordé à la conduite 21 du corps de vanne 4 du côté gauche. Cette conduite de sortie 21 correspond à la conduite de pression uniquement dans un corps de vanne conformément aux figures 1 à 3. L'huile sort de la conduite de pression 12 du corps de vanne 4 du côté droit, traverse le siège de soupape 7 par le biais de la conduite de liaison 24 et atteint le corps de vanne 4 du côté gauche. A partir de là, elle traverse le siège de soupape 7 du corps de vanne 4 du côté gauche avant de traverser la conduite de sortie 21 conduisant au cylindre hydraulique 20. Le réglage du corps de vanne 4 du côté droit permet le réglage de la pression vers le cylindre 20. La disposition conforme à la figure 4 convient par exemple pour commander le cylindre de levage d'un dispositif de levage qui doit être abaissé par le poids propre ou pour commander le variateur d'un tambour de battage d'une moissonneuse-batteuse. La conduite de retour n'existe pas dans le cas du corps de vanne du côté gauche. Il fonctionne, via l'électro-aimant 10, comme une soupape de retenue déblocable. Dans le cas de la réalisation conforme à la figure 5, les deux corps de vanne 4 sont reliés par la conduite de retour 14 et par la conduite de pression 12. Aux conduites de sortie 13 est raccordé un cylindre hydraulique 22 à fonctionnement double, dont le piston peut être facultativement alimenté à partir du corps de vanne du côté gauche ou à partir du corps de vanne du côté droit. A cet effet, soit le siège de soupape du côté gauche, soit le siège de soupape du côté droit est ouvert et l'autre est fermé par la force du ressort, de telle sorte que l'huile déplacée peut s'écouler via chacune des conduites de retour 14 jusqu'au réservoir d'huile. Les deux sièges de soupape 7 sont à nouveau protégés contre une fuite d'huile. I ressort de la figure 5 que quatre 1 5 raccords sont possibles et à nouveau trois positions de commutation. En outre, il en résulte que un groupe raccordé au cylindre hydraulique 22 peut être déplacé librement, c'est-à-dire que seules les forces de frottement doivent être surmontées étant donné que l'huile déplacée peut être écoulée respectivement aspirée via le corps de vanne du côté gauche ou le corps de vanne du côté droit. Le système conforme à la fig. 5 convient par exemple pour la commande d'un dispositif d'affûtage d'un tambour de hacheuse. En cas de besoin, un bloc de retenue 23 non décrit en détail et retenant le flux d'huile peut toutefois être monté dans le système. Le système conforme à la figure 6 2 5 convient par exemple pour la commande de fonctionnement d'un tuyau de décharge d'un réservoir à grains. REVENDICATIONS 1. Vanne-pilote hydraulique sous forme d'une vanne magnétique présentant plusieurs raccords et plusieurs positions de commutation, ladite vannepilote étant composée d'un carter de soupape pourvu des raccords et d'un électro-aimant pourvu d'un poussoir mobile destiné à la commande d'un robinet-vanne, de même qu'elle est équipée d'un siège de soupape et d'une bille pouvant être amenée en position de fermeture grâce à un ressort de fermeture et pouvant être amenée en position d'ouverture au moyen du robinet-vanne par la force de l'électro-aimant, caractérisée 1 0 en ce que le robinet-vanne (6) est introduit dans un corps de vanne (4) inséré de manière fixe dans le carter de soupape (2), mais pouvant toutefois être remplacé, ce corps de vanne (4) contenant l'alésage destiné à la réception du robinet-vanne (6), le siège de soupape (7), la bille (9) et le ressort de fermeture (8) poussant la bille (9) contre le siège de soupape (7), en ce que l'alésage destiné à la réception du robinet- 1 5 vanne (6) peut être amené en relation d'écoulement avec une conduite de pression (12), une conduite de sortie (13) et une conduite de retour (14) et en ce que le robinet-vanne (6) est pourvu d'une surface d'anneau (6b) adjointe à la conduite de retour (14), de telle sorte que la pression de sortie dans la conduite de sortie (13) est déterminée par la dimension de la surface d'anneau (6b) et/ou par la force magnétique. 2. Vanne-pilote hydraulique selon la revendication 1, caractérisée en ce que dans le cas d'une puissance magnétique à plein régime et conformément à la conception de la surface d'anneau (6b) du robinet- vanne (6), les conduites (12), (13) et (14) sont amenées en relation de flux par la pression circulant dans la conduite de sortie (13), de telle sorte que une pression de sortie constante est réglée par la fente de l'anneau entre le siège de soupape (7) et la surface d'anneau (6b). 3. Vanne-pilote hydraulique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la modification de la force magnétique permet d'amener le robinet-vanne (6) dans la position de réglage dans laquelle la surface d'anneau (6b) du robinet-vanne peut être modifiée pour atteindre le siège (18a), de telle sorte que la pression de sortie dans la conduite de sortie (13) peut être réglée par la quantité d'huile s'écoulant au travers de la conduite de retour (14). 4. Vanne-pilote hydraulique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le robinet-vanne (6) est conçu de manière cylindrique et est inséré sans jeu dans un alésage (3) du carter de la vanne (2). 1 0 5. Vanne-pilote hydraulique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le raccord pour la conduite de pression (12) est situé sur la face opposée à l'électro- aimant (10), en ce que le raccord pour la conduite de retour (14) est situé sur la face dirigée vers l'électro-aimant (10) et en ce que le raccord pour la conduite de sortie (13) est situé entre les deux autres raccords. 6. Vanne-pilote selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le corps de vanne présente un siège (18a) destiné au réglage de la pression de sortie dans la conduite de sortie (13), ledit siège étant adjoint à la conduite de retour (14) et à la surface d'anneau supérieure (6b) du robinet-vanne (6). 7. Vanne-pilote hydraulique selon la revendication 1, caractérisée en ce que dans le carter de la vanne (2) sont disposés deux corps de vanne (4) présentant chacun un robinet-vanne (6), un siège de soupape (7), un ressort de fermeture (8), une bille (9) et un électro-aimant (10), ces deux corps de vanne étant en relation de flux par une conduite et formant chacun une unité de construction (figures 4 et 5). 8. Vanne-pilote hydraulique selon la revendication 7, caractérisée en ce que la conduite de liaison (24) est formée par la conduite de sortie (13) et en ce que à la conduite de pression (21) d'une unité de construction est raccordé un consommateur, de préférence un cylindre hydraulique (20) à fonctionnement simple. l 1 9. Vanne-pilote hydraulique selon la revendication 7, caractérisée en ce que les conduites de pression (12) sont reliées les unes aux autres, en ce que les conduites de retour (14) sont reliées les unes aux autres et en ce que aux conduites de sortie (13) est raccordé un consommateur, de préférence un cylindre (22) à fonctionnement double pouvant être alimenté des deux côtés.