Brevet FR2851485A1 — publié le 20040827

SYSTEME DE DISTRIBUTION DE MATERIAU LIQUIDE La présente invention se rapporte à un système de distribution de matières liquides qui peut être utilisé dans une usine d'assemblage d'automobiles 5 pour revêtir les composants automobiles ou autres pièces avec une quantité constante d'un composé d'étanchéité ou d'une autre matière liquide, ou pour les remplir d'une quantité constante d'un adhésif, d'une graisse ou d'une autre matière liquide. En général, dans une usine d'assemblage d'automobiles, une pompe à 10 plongeur, qui est une pompe à haute pression, aspire un composant d'étanchéité, un adhésif ou une autre matière liquide depuis un réservoir de stockage et le distribue à travers des lignes d'alimentation vers des têtes de dispersion, chacun étant connecté à une des lignes. Les têtes de dispersion procèdent au revêtement ou remplissent les pièces avec la matière liquide. Dans un tel système, on utilise 15 une pompe à plongeur ou une autre pompe à haute pression pour distribuer la matière liquide à un ou plusieurs emplacements distants. La figure 3 des dessins annexés montre un système conventionnel de distribution d'un composé d'étanchéité à une tête de dispersion à distance 103, dont l'un est représenté, pour revêtir des pièces avec le composé. Ce système comprend 20 un réservoir de stockage 108, qui est connecté à une pompe à plongeur 101. La pompe 101 est connectée à travers des lignes d'alimentation 102, dont l'une est représentée, à des têtes de dispersion 103, dont l'un est représenté, chacun étant connecté à une des lignes 102. Chaque ligne d'alimentation 102 est équipée d'une vanne régulatrice de 25 débit 104 en tant que vanne réductrice de pression. La ligne d'alimentation 102 consiste en une ligne primaire d'alimentation 102', qui est à haute pression, côté amont de la vanne réductrice de pression 104 et une ligne d'alimentation secondaire 102", qui est à basse pression, du côté aval de cette vanne 104. La pression dans la ligne d'alimentation primaire 102' est maintenue à une valeur haute 30 d'environ 15 MPa (150 kg/cm2). La ligne d'alimentation secondaire 102" est munie d'une vanne à air 105 comme vanne tout ou rien. La pompe à plongeur 101 aspire le composant d'étanchéité depuis le réservoir de stockage 108 et le distribue sous haute pression à la ligne d'alimentation 102, depuis laquelle il est distribué aux s de dispersion respectifs 103. Les têtes de dispersion 103 déchargent le composé d'étanchéité directement sur les pièces de façon à les revêtir ou les remplit d'une quantité constante du composant d'étanchéité. La vanne régulatrice de débit 104 réduit la pression dans la ligne d'alimentation secondaire 102", qui est la pression d'alimentation propre aux têtes de dispersion associés 103, à une valeur plus basse que celle de la ligne d'alimentation primaire 102' pour les raisons suivantes. Etant donné que la tête de dispersion 103 est monté sur un robot (non 10 représenté) ou similaire, il est préférable que la tête de dispersion 103 soit de petite taille, léger et capable de décharger une quantité constante de matière liquide. La tête de dispersion 103 peut être une petite pompe à vis à arbre excentrique de capacité réduite. Il est nécessaire que la pression de décharge de la tête de dispersion 103 soit beaucoup plus basse que celle de la pompe à haute pression 15 108. En d'autres termes, il y a une valeur limite à la pression d'alimentation pour la tête de dispersion 103. La tête de dispersion 103 est équipé d'un capteur de pression 106 près de son orifice d'entrée 103a. Le capteur 106 détecte la pression aux alentours de l'orifice 103a et délivre un signal de pression à une vanne électromagnétique 107, 20 qui est une vanne tout ou rien. Cette vanne 107 contrôle les opérations de commutation de la vanne à air 105 en fonction de la pression qui règne aux alentours de l'orifice de la tête de dispersion 103a. La vanne actionnée à l'air 105 est fermée si la pression, qui est la valeur détectée par le capteur 106 est plus haute que la valeur limite prédéfinie, qui peut être 0.7 MPa. Cette vanne 105 est 25 ouverte si la pression est plus basse que la valeur limite prédéfinie, qui peut être de 0.3 MPa. La tête de dispersion 103 décharge par intermittence la matière liquide. Afin que la tête de dispersion 103 puisse décharger une quantité suffisante de matière liquide chaque fois qu'il commence à décharger la matière liquide, il est 30 nécessaire que la pression dans la ligne d'alimentation secondaire 102' soit maintenue haute dans une certaine mesure. De la sorte, dès lors que la tête de dispersion 103 'arrête de décharger la matière liquide, la pression dans la ligne d'alimentation secondaire 102' augmente. Quand cette pression excède la valeur limite prédéfinie, la vanne à air 105 est fermée. Par la suite, dès que la tête de dispersion 103 commence à décharger la matière liquide, la pression dans la ligne d'alimentation secondaire 102" tombe. Quand cette pression tombe en dessous de la valeur prédéterminée, la 5 vanne à air 105 est ouverte. Ainsi, à chaque fois que la tête de dispersion 103 commence et finit de décharger de la matière liquide, la pression dans la ligne d'alimentation secondaire 102" tombe en dessous de la limite inférieure et augmente au dessus de la limite supérieure. Il en résulte que la vanne à air 105 s'ouvre et se ferme fréquemment. Cela peut raccourcir la durée de vie de la vanne 10 à air 105. La demande de brevet d'invention japonaise de la Demanderesse publiée sous le N0 2002-316081 divulgue un matière liquide comprenant un dispositif d'alimentation et une tête de dispersion, qui est connecté au dispositif d'alimentation par une ligne d'alimentation. La ligne d'alimentation est équipée 15 d'une vanne réductrice de pression, d'une vanne tout ou rien, d'une pompe tampon, qui est une pompe à vis à arbre unique excentrique. La vanne réductrice de pression est placée entre le dispositif d'alimentation et la vanne tout ou rien. La pompe à vis est placée entre la vanne tout ou rien et la tête de dispersion. Le fonctionnement de la pompe tampon et de la vanne tout ou rien est contrôlée par la 20 pression dans la ligne d'alimentation entre la pompe et la tête de dispersion. L'utilisation de la pompe tampon permet à la vanne réductrice de pression d'atteindre une réduction de pression plus grande que dans le système représenté à la figure 3. Ceci réduit la pression agissant sur la tête de dispersion et évite au liquide de goutter quand la tête de dispersion s'arrête et inverse. Comme c'est le cas avec le système illustré à la figure 3, la vanne tout ou rien du système décrit dans la demande de brevet japonaise s'ouvre et se ferme fréquemment. Ceci peut en raccourcir la durée de vie. Au vu de ce qui précède, l'objet de l'invention est de fournir un dispositif d'alimentation en matière liquide présentant une vanne tout ou rien dont la durée de 30 vie est augmentée, de façon simple et à bas cot. Le système d'alimentation en matière liquide selon la présente invention comprend un dispositif d'alimentation, une vanne réductrice de pression et un distributeur. Le dispositif d'alimentation aspire la matière liquide depuis une cuve de stockage ou un autre réservoir et délivre la matière liquide sous haute pression. La vanne réductrice de pression a un rapport de réduction de pression qui peut être défini. Le distributeur décharge une quantité constante de matière liquide sur une pièce. L'orifice de sortie du dispositif d'alimentation est connecté à la vanne réductrice de pression par une ligne d'alimentation primaire. La vanne réductrice de 5 pression est connectée à l'entrée du distributeur par une ligne d'alimentation secondaire. La ligne d'alimentation secondaire est équipée d'une vanne tout ou rien, à laquelle est connecté un contrôleur. Le système d'alimentation comprend également un capteur de pression pour détecter la pression aux alentours de l'orifice d'entrée du distributeur et générer un signal de pression vers le contrôleur. 10 Si la pression détectée excède une valeur prédéfinie, le contrôleur ferme la vanne tout ou rien. Si le détecteur de pression tombe en dessous d'une valeur limite prédéfinie, le contrôleur ouvre la vanne tout ou rien. La ligne d'alimentation secondaire est également équipée d'un accumulateur entre la vanne tout ou rien et l'orifice d'entrée du distributeur. L'accumulateur empêche la pression qui se règne 15 aux alentours de l'orifice d'entrée du distributeur d'excéder la valeur supérieure et de tomber en dessous de la limite inférieure en peu de temps, le rapport de réduction de pression étant fixé de telle sorte que la pression est plus basse que celle correspondant au débit total à travers la ligne secondaire d'alimentation quand le distributeur est en fonction. La vie de la vanne tout ou rien diminue quand la fréquence des ouvertures et des fermetures de cette vanne augmente. La fréquence est grandement diminuée par la combinaison de la vanne réductrice de pression, le rapport de réduction de pression peut être défini, et l'accumulateur. Le volume interne de l'accumulateur décroît si la pression dans la ligne 25 d'alimentation secondaire tombe tandis que le distributeur est en train de décharger du matière liquide, le rapport de réduction de pression étant fixé de telle sorte que la pression est plus basse que celle qui correspond au débit total à travers cette ligne quand le distributeur est en fonctionnement. Cela empêche la pression dans la ligne d'alimentation secondaire de tomber en dessous de la valeur inférieure 30 définie. Ainsi, l'accumulateur compense une absence de matière liquide distribué au distributeur. Quand le distributeur a fini de décharger la matière liquide, le volume intérieur de l'accumulateur augmente de façon à absorber l'augmentation de pression dans la ligne d'alimentation secondaire, empêchant cette pression d'excéder la valeur limite supérieure. De la sorte, la combinaison de la vanne réductrice de pression dont le rapport de pression est fixé de façon appropriée et de l'accumulateur empêche 5 presque la pression dans la ligne d'alimentation secondaire d'excéder la valeur limite supérieure et de tomber en dessous de la valeur limite inférieure. De la sorte, la fréquence des ouvertures et des fermetures de la vanne tout ou rien diminue fortement par rapport à un système conventionnel. Ceci augmente la durée de vie de la vanne tout ou rien. Plus spécifiquement, il est possible de régler de façon convenable le rapport de réduction de pression de la vanne réductrice de pression de façon à l'ajuster au débit moyen durant une certaine période de temps, en fonction des cycles de décharge et des arrêts du distributeur, la vanne tout ou rien restant théoriquement ouverte. De la sorte, si le débit à travers la ligne d'alimentation 15 secondaire est légèrement plus grand que le débit moyen pour des raisons de sécurité,le fréquence des ouvertures et des fermetures de la vanne tout ou rien augmente fortement, et l'alimentation en matière ne peut plus se tarir. L'accumulateur fait varier la pression d'alimentation pour le distributeur, mais n'affecte pas l'opération de décharge du distributeur puisque celui-ci peut 20 distribuer sur une pièce une quantité constante de matière liquide. On va décrire ci-dessous une forme d'exécution préférée de l'invention avec plus de détails, en référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est un diagramme schématique d'un système d'alimentation en matière liquide selon la présente invention; La figure 2 est une vue en coupe de l'accumulateur du système illustré à la figure 1; La figure 3 est un diagramme schématique d'un dispositif d'alimentation en matière liquide conventionnel. La figure 1 représente un système d'alimentation en matière liquide 30 selon la présente invention. Ce système peut être utilisé pour appliquer un composant d'étanchéité ou un revêtement dans une usine de production d'automobiles. Comme illustré à la figure 1, le système d'alimentation en matière liquide comprend une cuve de stockage 6 stockant un composé d'étanchéité. La 5 cuve 6 est connectée à une pompe à plongeur 1 comme dispositif d'alimentation, qui est une pompe haute pression. L'orifice de sortie la de la pompe 1 est connecté à plusieurs lignes d'alimentation S, dont l'une est représentée, chacune étant connectée à un orifice d'entrée 2a d'une tête de dispersion 2 distant. Les têtes de dispersion 2 de ce système servent à revêtir les composants automobiles ou des 10 places de travail avec une quantité constante d'un composé d'étanchéité. Chaque ligne d'alimentation S est équipée d'une vanne régulatrice de débit contrôlée pneumatiquement 3 en tant que vanne réductrice de pression, dont le rapport de réduction de pression peut être fixé. La ligne d'alimentation S consiste en une ligne d'alimentation primaire Si qui est à haute pression, du côté amont de 15 la vanne réductrice de pression 3 et une ligne d'alimentation secondaire S2, qui est à basse pression, du côté aval de cette vanne 3. La pompe 1 aspire le composé d'étanchéité depuis la cuve 6 et le distribue sous haute pression (environ 15 MPa), aux lignes d'alimentation primaires Si et lignes d'alimentation S. Les lignes d'alimentation secondaires S2 sont équipées d'une vanne à air 4 en tant que vanne 20 tout ou rien et d'un accumulateur du type ressort 5, qui est placé entre cette vanne 4 et la tête de dispersion associé 2. La tête de dispersion 2 est équipé d'un capteur de pression 9 à proximité de son orifice d'entrée 2a. Le capteur 9 détecte la pression aux alentours de l'orifice 2a et génère un signal de pression vers une vanne électromagnétique 8 25 comme contrôleur. La vanne électromagnétique 8 contrôle l'opération de commutation de la vanne air 4 en fonction de la pression aux alentours de l'orifice de la tête de dispersion 2a, de telle sorte que la pression peut être maintenue dans une zone prédéfinie (par exemple entre 0,3 et 0,7 MPa). La vanne à air 4 est fermée si la pression détectée par le capteur est plus haute que la limite supérieure 30 de la zone prédéfinie. Cette vanne est ouverte si la pression est plus basse que la limite inférieure de cette zone. L'accumulateur 5 est un accumulateur du type ressort, qui ne nécessite pas de tube à air ou d'autre tube de contrôle. La pression dans l'accumulateur 5 augmente lorsque la deuxième chambre de cet accumulateur est remplie. Comme on le voit sur la figure 2, l'accumulateur 5 comprend un caisson généralement cylindrique 11, consistant en un caisson inférieur 12 et un caisson supérieur 13. La partie inférieure du caisson supérieur 13 présente un filetage mâle 13a. La partie supérieure du caisson inférieur 12 présente un filetage femelle 12a, qui s'engage 5 avec le filetage mâle 13a. Un piston peut glisser dans le caisson de l'accumulateur 11, et définit une première chambre 1la et une deuxième chambre sur ses côtés supérieur et inférieur, respectivement, du caisson 11. Dans la figure 2, le volume de la deuxième chambre est zéro. La première chambre 1 la fonctionne comme une chambre à ressort, qui est équipée d'un ressort à boudin de compression. Le 10 ressort 15 pousse le piston 14 vers l'arrière. Le ressort 15 est d'un diamètre sensiblement égal à celui de la première chambre 1Ila. Le sommet de la première chambre 1 la présente un orifice 13b traversant de telle sorte que la pression dans cette chambre est égale à la pression atmosphérique. Le caisson inférieur 12 présente un passage 12b, qui fait partie de la 15 ligne d'alimentation secondaire S2 et un autre passage 12c à travers lequel le passage 12b communique avec la deuxième chambre de l'accumulateur 5. La surface de périphérie du piston 14 présente des moyens d'étanchéité 16 en contact avec le caisson 11. Le sommet du piston 14 présente un siège du ressort 14a, dans lequel le fond du ressort est logé. La tête de dispersion 2 est une petite pompe à vis verticale à arbre unique excentrique. Comme cela est bien connu, une pompe à vis à arbre unique excentrique comprend un stator élastique, un rotor spiral métallique, une tige de connexion flexible et un servomoteur réversible, qui est relié à un encodeur. Le stator présente un espace spiral qui présente une section en coupe elliptique. Le 25 rotor spiral est circulaire en coupe et son pas est la moitié du pas de l'espace spiral. Le rotor spiral peut tourner en glissement dans l'espace spiral. Une extrémité de la tige de connexion est connectée à une extrémité du rotor spiral excentriquement depuis le rotor. L'autre extrémité de la tige de connexion est connectée à l'arbre moteur du servomoteur. Le système d'alimentation en matière liquide représenté à la figure 1 peut être utilisé comme suit: (1) La pompe à plongeur 1 aspire le composant d'étanchéité depuis la cuve de stockage 6. Avec la haute pression (15 MPa) du composé d'alimentation distribué dans la ligne d'alimentation S, la pression dans la ligne d'alimentation primaire Si est maintenue élevée (15 MPa). La vanne régulatrice de débit 3 réduit le débit du composé d'alimentation dans la ligne d'alimentation secondaire S2 de façon à ce que la pression dans cette ligne soit fortement réduite (4 MPa). (2) Si l'alimentation en composé d'étanchéité vers la tête de dispersion 2 vient à se tarir, il est préférable que la vanne régulatrice de débit 3 ajuste la pression dans la ligne d'alimentation secondaire S2 de façon à ce que la tête de dispersion puisse être suffisamment alimentée. (3) La tête de dispersion 2 décharge une quantité constante de composé d'étanchéité sur la place de travail de telle manière que celle ci peut être revêtue d'une épaisseur constante le long d'une ligne prédéfinie sur la pièce (4) Quand la tête de dispersion 2 a fini de revêtir la pièce, le fonctionnement de la tête de dispersion 2 est arrêtée. Dans un système 15 d'alimentation en matière liquide conventionnel tel que représenté à la figure 3, quand la tête de dispersion s'arrête, la pression aux alentours de l'orifice d'entrée 103a excède la valeur limite prédéfinie. Ceci ferme la vanne à air 105. Dans le système illustré à la figure 1, et selon la présente invention, quand la pression dans la ligne d'alimentation secondaire S2 augmente, une partie du composant 20 d'étanchéité qui s'y trouve est accumulée dans la deuxième chambre de l'accumulateur 5. Ceci empêche la pression d'excéder la valeur limite supérieure. Dans un système d'alimentation en matière liquide conventionnel, quand la tête de dispersion 3 se met en fonctionnement, la pression aux alentours de son orifice d'entrée 103a tombe en dessous de la valeur prédéfinie. Ceci ouvre la vanne 25 à air 105. Dans le système selon la présente invention, quand la pression dans la ligne d'alimentation secondaire S2 diminue, le composé d'étanchéité dans la deuxième chambre de l'accumulateur 5 vient alimenter la ligne d'alimentation secondaire S2. Ceci empêche la pression de tomber en dessous de la valeur limite. Le rapport de réduction de pression de la vanne régulatrice de débit 3 30 peut être fixé de telle sorte que la pression dans la ligne d'alimentation secondaire S2 soit plus basse que celle correspondant à un débit total lorsque la tête de dispersion est en fonctionnement. Dans ce cas, l'accumulateur 5 empêche la pression aux alentours de l'orifice de la tête de dispersion 2a (la pression dans la ligne d'alimentation secondaire S2) d'excéder la valeur limite supérieure et de tomber en dessous de la valeur limite inférieure. Ainsi, la pression aux alentours de l'entrée de la tête de dispersion 2a peut être maintenue entre les valeurs limites. 5 Cela diminue beaucoup la fréquence à laquelle la vanne opérée à l'air 4 s'ouvre et se ferme. La pompe à plongeur 1 peut être connectée à une tête de dispersion unique 2 par une ligne d'alimentation unique S. Dans ce cas, si le réglage de la pression de décharge de la pompe 1 est changé, la ligne d'alimentation S va devoir 10 être très probablement ajustée sans vanne régulatrice de débit 3. Bien que l'accumulateur 5 change la pression d'alimentation en matière liquide, la tête de dispersion 2, qui est une pompe à vis à arbre unique excentrique peut décharger une quantité constante du composant d'étanchéité. (5) La tête de dispersion 2 répète un cycle constant de décharge et 15 s'arrête. La tête de dispersion 2 doit être alimenté avec une quantité suffisante de composé d'étanchéité lorsqu'il se décharge après arrêt. Tout tarissement dans l'alimentation du composé est compensé par le composé d'étanchéité accumulé dans la deuxième chambre de l'accumulateur. De la sorte, la pression dans la ligne d'alimentation secondaire S2 ne doit pas être maintenue aussi haute que dans le 20 système conventionnel illustré à la figure 3. Cela permet à la vanne régulatrice de débit 3 d'assurer une réduction de pression plus grande que celle d'un système conventionnel en sorte que la ligne d'alimentation secondaire S2 peut être à plus basse pression que dans un système conventionnel. En conséquence, la résistance à la pression des pièces de l'alimentation de la ligne secondaire S2 ne doit pas être 25 aussi éelvée que pour un système conventionnel. De ce point de vue, la durée de vie de la vanne air 4 peut être augmentée. Le système d'alimentation en matière liquide selon la présente invention peut prendre fa formes de variantes comme suit: (i) le système d'alimentation en matière liquide peut être un système de 30 remplissage pour remplir des pièces avec une quantité constante d'un matière liquide au lieu de les revêtir. (ii) l'accumulateur peut être un accumulateur du type à contrôle par pression d'air ou autre accumulateur dans lequel la pression dans la deuxième chambre augmente lorsque le liquide remplit la chambre. (iii) les vannes réductrices de pression et tout ou rien peuvent être contrôlées électriquement. REVENDICATIONS 1. Système d'alimentation en matière liquide comprenant: un dispositif d'alimentation pour aspirer de la matière liquide depuis une cuve de 5 stockage (6) ou d'un autre réservoir et distribuer la matière aspirée sous haute pression une vanne réductrice de pression (3) présentant un rapport de pression qui peut être défini; une première ligne d'alimentation (Si) connectant l'orifice de sortie du dispositif 10 d'alimentation à une vanne réductrice de pression; un distributeur (2) pour décharger une quantité constante de matière liquide à une pièce; une ligne d'alimentation secondaire (S2) connectant la vanne réductrice de pression à l'orifice d'entrée du distributeur; une vanne tout ou rien (4) connectée à la ligne d'alimentation secondaire; un contrôleur (8) connecté à la vanne tout ou rien (4); caractérisé en ce qu'il comprend un capteur de pression (9) pour détecter la pression aux alentours de l'orifice d'entrée (2a) du distributeur (2) et délivrer un signal de sortie au contrôleur de telle 20 sorte que le contrôleur (8) peut fermer et ouvrir la vanne (4) tout ou rien si la pression détectée excède une limite supérieure prédéfinie et tombe au dessous d'une limite inférieure prédéfinie, respectivement; et un accumulateur (5) connecté à la ligne d'alimentation secondaire (SI) entre la vanne tout ou rien (4) et l'orifice d'entrée du distributeur (2a) de façon à empêcher 25 la pression aux alentours de l'orifice d'entrée (2a) d'excéder la limite supérieure de tomber en dessous de la limite inférieure en peu de temps, le rapport de réduction de pression étant fixé de façon à ce que la pression est inférieure à celle qui correspond à la pression totale à travers la ligne d'alimentation quand le distributeur (2) est en fonctionnement.