Brevet FR2855622A1 — publié le 20041203

La présente invention concerne un appareil de réglage de débit variable pour un actionneur d'un équipement de construction lourd, et en particulier un appareil de réglage de débit variable pour un actionneur d'un équipement de construction lourd qui est capable de mettre en oeuvre un fonctionnement 5 efficace d'un actionneur en permettant au fluide hydraulique de s'écouler depuis une pompe hydraulique vers un actionneur à un débit constant même lorsque la pression du signal de réglage de débit appliquée à une vanne à siège installée, de façon à pouvoir être ouverte et fermée, dans une voie de passage de sortie d'une pompe hydraulique dépasse un certain niveau de 10 pression. Comme montré sur la figure 1, un appareil de réglage de débit classique pour un actionneur d'un équipement lourd de construction comprend un distributeur 100, un ensemble formant vanne à siège 500 et une vanne de réglage de débit pilote 2. Le distributeur 100 contrôle le démarrage, l'arrêt et le changement de direction d'un actionneur hydraulique (tel qu'un vérin de flèche etc.) selon le fonctionnement à commutation d'un tiroir cylindrique 3 lorsque la pression pilote est appliquée. L'ensemble formant vanne à siège 500, qui est installé, de façon à 20 pouvoir être ouvert et fermé, dans des voies de passage en aval 7A, 7B et dans la voie de passage 7C, limite le débit du fluide hydraulique fourni par une paire de principaux étrangleurs variables 16A et 16B à partir de la pompe hydraulique à travers les voies de passage 7A, 7B et 7C et limite en plus le débit d'une paire de voies de charge 6A et 6B. La vanne de réglage de débit pilote 2 commande le mouvement de l'ensemble formant vanne à siège 500 selon le fonctionnement à commutation d'un tiroir cylindrique pilote 41 lorsque la pression pilote Pi est fournie. L'ensemble formant vanne à siège 500, qui est actionné par la différence de pression entre une paire de voies de charge 6A et 6B et la voie de passage 30 7C, comprend une première vanne à siège 501 et une deuxième vanne à siège 502. La première vanne à siège 501, qui se déplace dans un boîtier 1, comprend un étrangleur variable 512 pour le réglage de la pression pilote adapté pour faire varier une zone d'ouverture avec son mouvement. Et la deuxième vanne à siège 502, qui se déplace par rapport à la première vanne à siège 501, a un étrangleur variable 511 adapté pour faire varier une zone d'ouverture de la voie de passage 7C de la pompe hydraulique vers les voies de passage 7A et 7B avec son mouvement. Dans la deuxième vanne à siège 502, la voie de passage 7C est connectée aux voies de passage 7A et 7B via l'étrangleur variable 511. La voie communiquant avec l'étrangleur variable 512 est connectée à une voie pilote 521 de la vanne de réglage de débit pilote 2. Ici, la voie pilote 521 est 10 déconnectée d'une voie pilote 522 de la pompe hydraulique par le tiroir cylindrique pilote 41 qui se trouve à l'état neutre. Sur les dessins, le numéro de référence 1 représente un boîtier dans lequel un tiroir cylindrique 3 est commuté, et un ensemble formant vanne à siège 500 est assemblé. Le numéro de référence 525 représente un étrangleur 15 variable qui est formé dans une partie extérieure du tiroir cylindrique pilote 41 et est varié avec le mouvement du tiroir cylindrique pilote 41. Le caractère de référence C représente un capuchon de tiroir cylindrique, qui est installé à une extrémité du distributeur 100 et a un élément élastique D adapté pour imposer de manière élastique une première étape dans laquelle le fluide hydraulique 20 allant de la voie de la pompe vers les voies de charge 6A et 6B est bloqué. En conséquence, lorsque la pression pilote Pi n'est pas appliquée à la vanne de réglage de débit pilote 2, la deuxième vanne à siège 502 est naturellement déplacée par la différence de pression entre les voies de charge 6A et 6B et la voie de passage 7C de la pompe hydraulique, afin qu'il soit 25 possible de déconnecter la voie de passage 7C des voies de passage 7A et 7B sans retard, même lorsque la pression dans les voies de charge 6A et 6B est supérieure à la pression de la pompe hydraulique, pour ainsi supprimer le risque que l'actionneur ne soit pas commandé. Lorsque le débit de fluide hydraulique fourni à l'actionneur doit être limité 30 afin d'entraîner un moteur hydraulique (non représenté) ou un actionneur avec une grande charge, le tiroir cylindrique pilote 41 est commuté vers la gauche comme montré sur la figure 1 proportionnellement à la pression pilote Pi appliquée à la vanne de réglage de débit pilote 2. Ainsi, les voies pilotes bloquées 522 et 521 sont ouvertes par l'intermédiaire de l'étrangleur variable 525 du tiroir cylindrique pilote 41, et la pression du fluide hydraulique de la pompe hydraulique passe à travers les voies pilotes 522 et 521 et est appliquée à une chambre de pression 524 de la première vanne à siège 501. Ici, comme la première vanne à siège 501 est déplacée dans la direction descendante comme montré sur la figure 1 afin que la zone d'ouverture de l'étrangleur variable 525 du tiroir cylindrique pilote 41 puisse être variée proportionnellement à la zone d'ouverture de l'étrangleur variable de réglage 10 de pression pilote 512, la deuxième vanne à siège 502 est limitée à un mouvement dans la direction ascendante. Avec la limitation du mouvement de la deuxième vanne à siège 502, le débit du fluide hydraulique allant de la voie de passage 7C vers les voies de passage 7A et 7B de la pompe hydraulique peut être réglé. Toutefois, dans l'appareil de réglage de débit classique, si la pression pilote Pi appliquée à la vanne de réglage de débit pilote 2 dépasse une certaine pression, la première vanne à siège 501 est déplacée dans la direction descendante maximale comme montré sur la figure 1, afin que la deuxième vanne à siège 502 soit fermée. En conséquence, alors que la priorité hydraulique des opérations peut être mise en oeuvre en limitant le débit de fluide hydraulique allant de la voie de passage 7C vers les voies de passage 7A et 7B de la pompe hydraulique, une perte de pression peut survenir en raison d'un étranglement dans les voies de fluide hydraulique lorsque la pression dépasse un certain niveau de pression 25 pendant les opérations associées. En conséquence, il est un but de la présente invention de fournir un appareil de réglage de débit variable pour un actionneur d'un équipement de construction lourd qui est capable de réduire la perte de pression même lorsqu'une pression pilote supérieure à un certain niveau provoque 30 l'étranglement dans une vanne à siège en ouvrant la vanne à siège lorsque la charge de l'actionneur dépasse une certaine pression. Pour atteindre les buts susmentionnés, un appareil de réglage de débit variable pour un actionneur d'un équipement de construction lourd comprend - un actionneur connecté à une pompe hydraulique, - un distributeur qui est disposé entre la pompe hydraulique et 5 I'actionneur et qui est adapté pour contrôler le démarrage, I'arrêt et le changement de direction de l'actionneur lorsqu'un tiroir cylindrique installé dans un boîtier est commuté, - une première vanne à siège qui est installée de manière mobile dans le boîtier et a un étranglement variable variant en fonction de son 10 mouvement, - une deuxième vanne à siège qui est installée, de façon à pouvoir être ouverte et fermée, dans une voie de pompe de la pompe hydraulique et des voies de passage en amont/aval et a un étranglement variable adapté pour changer la zone d'ouverture de la voie de pompe vers 15 les voies de passage lorsqu'elle est déplacée par rapport à la première vanne à siège, - une vanne de réglage de débit pilote qui a un tiroir cylindrique pilote pouvant être commuté par la pression pilote et qui est adaptée pour commander le mouvement des première et deuxième vannes à 20 siège, - une troisième vanne à siège qui est installée de manière élastique et mobile par rapport à la deuxième vanne à siège et commutée pour diriger le débit constant depuis la voie de pompe hydraulique vers les voies de passage en aval lorsqu'une pression pilote supérieure à un 25 certain niveau est appliquée à la vanne de réglage de débit pilote, et un sous-piston qui est installé de manière coulissante à l'intérieur du tiroir cylindrique pilote et étend la zone d'ouverture des voies de passage en aval de la pompe hydraulique, qui est dans un état d'étranglement, en commutant la deuxième vanne à siège dans la 30 direction ascendante lorsque la pression des voies de passage en aval dépasse un certain niveau de pression. De plus, le sous-piston est pressurisé par une pression pilote provenant d'une voie de passage pilote, qui est composée: - d'une première voie de passage pilote formée dans le boîtier d'une façon telle que son entrée communique avec les voies de passage en aval, - d'une deuxième voie de passage pilote formée dans la vanne de réglage de débit pilote d'une façon telle que son entrée communique avec une sortie de la première voie de passage pilote, - d'une troisième voie de passage pilote formée dans la vanne de 10 réglage de débit pilote d'une façon telle que son entrée communique avec une sortie de la deuxième voie de passage pilote et d'un orifice communiquant avec une rainure venant en prise, qui est formée dans le tiroir cylindrique pilote et en prise avec le sous-piston, et communiquant avec une sortie de la troisième voie de passage 15 pilote. La troisième vanne à siège est installée de manière coulissante et supportée de manière élastique à l'intérieur de la deuxième vanne à siège d'une façon telle qu'un état initial est maintenu dans lequel les voies de passage en aval et la voie de passage en amont sont déconnectées les unes 20 des autres. La présente invention sera mieux comprise en référence aux dessins annexés qui sont indiqués uniquement à titre d'illustration et, en conséquence, ne limitent pas la présente invention, dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe représentant un appareil de réglage de 25 débit classique; la figure 2 est une vue en coupe représentant un appareil de réglage de débit variable pour un actionneur d'un équipement de construction lourd selon la présente invention; les figures 3 et 4 sont des vues agrandies représentant la vanne à 30 siège de la figure 2 selon la présente invention; et la figure 5 est une vue représentant un circuit hydraulique d'un appareil de réglage de débit variable pour un actionneur d'un équipement de construction lourd selon la présente invention. Comme montré sur les figures 2 à 5, un appareil de réglage de débit 5 variable pour un actionneur d'un équipement de construction lourd selon la présente invention comprend une pompe hydraulique 700, un actionneur 702 connecté à la pompe hydraulique 700, un distributeur 100 qui est disposé entre la pompe hydraulique 700 et l'actionneur 702, une première vanne à siège 501, une deuxième vanne à siège 502, une vanne de réglage de débit pilote 2, une 10 troisième vanne à siège 503 et un sous-piston 604. Le distributeur 100 a un boîtier 1 et un tiroir cylindrique 3 qui est installé dans le boîtier 1, et contrôle le démarrage, l'arrêt et le changement de direction de l'actionneur 702 lorsque le tiroir cylindrique 3 est commuté. La première vanne à siège 501 est installée de manière mobile dans le 15 boîtier 1 du distributeur 100 et a un étrangleur variable 512. La deuxième vanne à siège 502 est installée, de façon à pouvoir être ouverte et fermée, entre une voie de pompe 5 de la pompe hydraulique 700 et les voies de passage 7A, 7B, 7C et a un étrangleur variable 511. Les voies de passage 7A, 7B sont des voies de passage en aval et la voie de passage 7C est une voie de 20 passage en amont. Alors que la première vanne à siège 501 se déplace par rapport au boîtier 1, l'étrangleur variable 512 fait varier la zone d'ouverture des voies de passage 7A, 7B vers une voie pilote 521. Et alors que la deuxième vanne à siège 502 se déplace par rapport à la première vanne à siège 501, l'étrangleur 25 variable 511 fait varier la zone d'ouverture de la voie de pompe 5 vers les voies de passage 7A, 7B. La vanne de réglage de débit pilote 2 a un tiroir cylindrique pilote 41 pouvant être commuté par la pression pilote et commande le mouvement des première et deuxième vannes à siège 501, 502. La troisième vanne à siège 30 503 est installée de manière élastique et mobile par rapport à la deuxième vanne à siège 502 et commutée pour diriger le débit constant depuis la voie de pompe 5 vers les voies de passage 7A, 7B lorsqu'une pression pilote supérieure à un certain niveau est appliquée à la vanne de réglage de débit pilote 2. Le sous-piston 604 est installé de manière coulissante à l'intérieur du tiroir cylindrique pilote 41 et étend la zone d'ouverture des voies de passage 5 7A, 7B, qui sont dans un état d'étranglement, en commutant la deuxième vanne à siège 502 dans la direction ascendante lorsque la pression des voies de passage 7A, 7B dépasse un certain niveau de pression. Ici, le sous-piston 604 est pressurisé par une pression pilote provenant d'une voie de passage pilote comprenant une première voie de passage pilote 10 600, une deuxième voie de passage pilote 601, une troisième voie de passage pilote 602 et un orifice 603. La première voie de passage pilote 600 est formée dans le boîtier 1 d'une façon telle que son entrée communique avec les voies de passage en aval 7A, 7B. Et la deuxième voie de passage pilote 601 est formée dans la 15 vanne de réglage de débit pilote 2 d'une façon telle que son entrée communique avec une sortie de la première voie de passage pilote 600. La troisième voie de passage pilote 602 est formée dans la vanne de réglage de débit pilote 2 d'une façon telle que son entrée communique avec une sortie de la deuxième voie de passage pilote 601. Et l'orifice 603 20 communique avec une rainure venant en prise 41a, qui est formée dans le tiroir cylindrique pilote 41 et en prise avec le sous-piston 604, et communique avec une sortie de la troisième voie de passage pilote 602. Sur les dessins, les caractères de référence T1 et T2 représentent les voies connectées au réservoir hydraulique. Le fonctionnement de l'appareil de réglage variable pour un actionneur d'un équipement de construction lourd selon la présente invention est décrit en référence aux dessins annexés. a) Le fonctionnement lorsque la pression pilote Pi n'est pas 30 appliquée à la vanne de réglage de débit pilote 2 est décrit. Comme montré sur les figures 2 à 5, la deuxième vanne à siège 502 et la troisième vanne à siège 503 sont naturellement déplacées par la différence de pression entre les voies de charge 6A et 6B et la voie de passage 7C de la pompe hydraulique 700. Même lorsque la pression des voies de charge 6A et 6B est supérieure à la pression de la pompe hydraulique 700, il est possible de déconnecter la voie de passage 7C des voies de passage 7A et 7B sans retard pour ainsi supprimer le risque que l'actionneur 702 ne soit pas commandé. Lorsque le débit de fluide hydraulique fourni à l'actionneur 702 doit être limité afin d'entraîner un moteur hydraulique ou un autre actionneur avec une grande charge, le tiroir cylindrique pilote 41 est commuté vers la gauche comme montré sur la figure 3 proportionnellement à la pression pilote Pi 10 appliquée à la vanne de réglage de débit pilote 2. Ainsi, les voies pilotes bloquées 522, 521 sont ouvertes par l'intermédiaire de l'étrangleur variable 525 du tiroir cylindrique pilote 41, et la pression du fluide hydraulique de la pompe hydraulique passant à travers les voies pilotes 523, 522a, 522, 521 est appliquée à une chambre de pression 15 524 de la première vanne à siège 501. Ici, comme la première vanne à siège 501 est déplacée dans la direction descendante comme montré sur la figure 3 afin que la zone d'ouverture de l'étrangleur variable 525 du tiroir cylindrique pilote 41 puisse être varié proportionnellement à la zone d'ouverture de l'étrangleur variable 512, la 20 deuxième vanne à siège 502 est limitée à un mouvement dans la direction ascendante. Avec la limitation du mouvement de la deuxième vanne à siège 502, le débit du fluide hydraulique allant de la voie de passage 7C vers les voies de passage 7A et 7B de la pompe hydraulique peut être réglé. 25 b) Le fonctionnement lorsqu'une pression pilote Pi supérieure à un certain niveau de pression est appliquée à la vanne de réglage de débit pilote 2 est décrit. Comme le tiroir cylindrique pilote 41 est commuté vers la gauche lorsque 30 la pression pilote Pi est appliquée à la vanne de réglage de débit pilote 2, comme montré sur les figures 3 et 4, les voies de passage pilotes 522 et 521 sont ouvertes par l'étrangleur variable 525, afin que la pression du fluide hydraulique de la pompe hydraulique 700 soit appliquée à la chambre de pression 524 de la première vanne à siège 501. La première vanne à siège 501 est déplacée dans la direction descendante maximale comme montré sur les figures 3 et 4. Le débit du fluide 5 hydraulique passant à travers l'étrangleur variable 511 est bloqué alors que la deuxième vanne à siège 502 est fermée en se déplaçant le long de la première vanne à siège 501. La troisième vanne à siège 503 est déplacée dans la direction ascendante comme montré sur la figure 3, afin qu'un débit constant de fluide 10 hydraulique puisse être fourni depuis la voie de pompe 5 de pompe hydraulique 700 vers les voies de passage 7A et 7B en passant à travers un trou 513 formé dans un côté inférieur de la deuxième vanne à siège 502. Le fluide hydraulique de la voie de passage 7B fonctionne comme une pression intermédiaire de la voie de pompe 5 et des voies de charge 6A et 6B 15 de la pompe hydraulique 700 et passe à travers les première, deuxième et troisième voies de passage pilotes 600, 601, 602 et l'orifice 603 séquentiellement dans la direction indiquée par la flèche sur la figure 3. Lorsque le sous-piston 604, qui est installé dans le tiroir cylindrique pilote 41, est comprimé vers la gauche, le tiroir cylindrique pilote 41 est déplacé 20 vers la droite comme montré sur la figure 3 selon la force répulsive du souspiston 604. Le débit fourni à la chambre de pression 524 de la première vanne à siège 501 à travers l'étrangleur variable 525 du tiroir cylindrique pilote 41 est limité. En conséquence, la première vanne à siège 501 n'est entièrement 25 poussée dans la direction descendante comme montré sur la figure 3. La deuxième vanne à siège 502 est lentement déplacée dans la direction ascendante proportionnellement au mouvement de la première vanne à siège 501. Dans l'état susmentionné, comme la zone d'ouverture des voies de passage 7A et 7B vers la voie de passage 7C est progressivement augmentée, 30 la perte de pression est minimisée, tout en réduisant la résistance des voies, afin qu'il soit possible d'économiser de l'énergie hydraulique. Comme décrit ci-dessus, I'appareil de réglage de débit variable pour un actionneur d'un équipement de construction lourd selon la présente invention a les avantages suivants. Lorsque la pression du fluide hydraulique dans le côté de la pompe 5 hydraulique dépasse un certain niveau de pression, la zone d'ouverture des voies de la vanne à siège utilisée pour limiter le fluide hydraulique fourni à l'actionneur est étendue, afin que la perte de pression soit minimisée dans les voies, qui sont dans un état d'étranglement, pour ainsi économiser de l'énergie hydraulique. Comme la présente invention peut être réalisée de plusieurs manières sans dévier de l'esprit et des caractéristiques de celle-ci, il convient également de comprendre que les exemples susmentionnés ne sont pas limités par aucun des détails de la précédente description, sauf stipulation contraire, mais doivent plutôt être interprétés largement selon son esprit et sa portée conformément 15 aux revendications annexées, et en conséquence tous les changements et modifications couverts par les besoins et limites des revendications, ou des équivalences de tels besoins et limites, sont en conséquence prévus pour être englobés par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Appareil de réglage de débit variable pour un actionneur d'un équipement de construction lourd, caractérisé en ce qu'il comprend: 5 un actionneur (702) connecté à une pompe hydraulique (700); un distributeur (100) qui est disposé entre la pompe hydraulique (700) et l'actionneur (702) et qui est adapté pour contrôler le démarrage, I'arrêt et le changement de direction de l'actionneur lorsqu'un tiroir cylindrique installé dans un boîtier est commuté; une première vanne à siège (501) qui est installée de manière mobile dans le boîtier et a un étranglement variable (512) variant en fonction de son mouvement; une deuxième vanne à siège (502) qui est installée, de façon à pouvoir être ouverte et fermée, dans une voie de pompe de la pompe hydraulique et 15 des voies de passage en amont/aval et a un étranglement variable (512) adapté pour changer la zone d'ouverture de la voie de pompe vers les voies de passage lorsqu'elle est déplacée par rapport à la première vanne à siège; une vanne de réglage de débit pilote (2) qui a un tiroir cylindrique pilote pouvant être commuté par la pression pilote et qui est adaptée pour 20 commander le mouvement des première et deuxième vannes à siège (501); une troisième vanne à siège (503) qui est installée de manière élastique et mobile par rapport à la deuxième vanne à siège (502) et commutée pour diriger le débit constant depuis la voie de pompe hydraulique vers les voies de passage en aval lorsqu'une pression pilote supérieure à un certain niveau est 25 appliquée à la vanne de réglage de débit pilote; et un sous-piston (604) qui est installé de manière coulissante à l'intérieur du tiroir cylindrique pilote (41) et étend la zone d'ouverture des voies de passage (7A, 7B) en aval de la pompe hydraulique, qui est dans un état d'étranglement, en commutant la deuxième vanne à siège dans la direction 30 ascendante lorsque la pression des voies de passage en aval dépasse un certain niveau de pression. 2. Appareil selon la revendication 1, dans lequel ledit sous-piston (604) est pressurisé par une pression pilote provenant d'une voie de passage pilote, qui comprend: une première voie de passage pilote (600) formée dans le boîtier d'une façon telle que son entrée communique avec les voies de passage en aval; une deuxième voie de passage (601) pilote formée dans la vanne de réglage de débit pilote d'une façon telle que son entrée communique avec une sortie de la première voie de passage pilote; une troisième voie de passage pilote (603) formée dans la vanne de 10 réglage de débit pilote d'une façon telle que son entrée communique avec une sortie de la deuxième voie de passage pilote; et un orifice communiquant avec une rainure venant en prise, qui est formée dans le tiroir cylindrique pilote et en prise avec le sous-piston, et communiquant avec une sortie de la troisième voie de passage pilote. 15 3. Appareil selon la revendication 1, dans lequel ladite troisième vanne à siège (503) est installée de manière coulissante et supportée de manière élastique à l'intérieur de la deuxième vanne à siège (502) d'une façon telle qu'un état initial est maintenu dans lequel les voies de passage en aval et 20 la voie de passage en amont sont déconnectées les unes des autres.