Brevet FR2970048A1 — publié le 20120706

L'invention est relative à un dispositif d'actionnement hydraulique, notamment pour machines de travaux publics ou de démolition. L'invention est particulièrement utile dans son application aux cisailles à béton ou cisailles à poutrelle métallique. Un outil hydraulique de machine de travaux publics ou de démolition se compose généralement d'un bâti fixe et d'une mâchoire mobile articulée sur le bâti. Cette mâchoire articulée sur un axe fixe du bâti est habituellement commandée en déplacement par un vérin dont le corps est articulé sur un axe fixe de la mâchoire et dont la tige est articulée sur un axe fixe du bâti. Alternativement, mais plus rarement, la mâchoire mobile peut être commandée par un vérin dont le corps est articulé sur un axe fixe du bâti et la tige articulée sur un axe fixe de la mâchoire. Dans son mouvement, le vérin hydraulique à double effet est commandé par le circuit hydraulique de la machine sur laquelle l'outil hydraulique est monté, pour commander l'ouverture ou la fermeture de la mâchoire, lors de la rétraction ou de l'extension du vérin hydraulique d' actionnement. La figure 1 représente un outil hydraulique de type connu comportant un bâti fixe (1) et une mâchoire mobile (2) articulée sur un axe (3) solidaire du bâti fixe (1). Le bâti fixe (1) présente une extrémité (la) de montage sur une machine de travaux publics ou de démolition non représentée et une extrémité (lb) de travail. La mâchoire mobile (2) se déplace sous l'action d'un vérin hydraulique (6) d'actionnement articulé sur un axe (5) du bâti fixe (1) et un axe (4) de la mâchoire mobile (2). Dans l'exemple représenté, le corps (6a) est articulé sur l'axe (4) de la mâchoire mobile (2) et la tige (6b) est articulée sur l'axe (5) solidaire du bâti (1). Le piston (6c) solidaire de la tige (6b) divise le corps (6a) du vérin en une grande chambre (6d) et une petite chambre (6e). L'opération de l'outil est améliorée lorsque l'énergie de travail, notamment de fermeture de mâchoire, est la plus élevée possible. L'énergie de travail est définie comme le produit de la force développée par le vérin par la course effectuée. Cette énergie de travail est aussi égale au produit de la pression de travail par la cylindrée de la chambre travaillante, généralement par la cylindrée de la grande chambre du vérin d'actionnement. La pression de travail est imposée par les caractéristiques de la machine fournissant l'énergie hydraulique, de sorte qu'il est uniquement possible d'augmenter l'énergie de travail en agissant sur la cylindrée de la chambre de travail. Il est également recherché d'avoir un cycle de travail le plus rapide possible, c'est-à-dire d'avoir des temps de fermeture de mâchoire et d'ouverture de mâchoire aussi réduits que possible. On cherche enfin à limiter les débits de sortie des fluides hydrauliques, pour éviter les contre-pressions et les laminages de fluide hydraulique provoquant leur échauffement dans le circuit de retour au réservoir de fluide hydraulique. Un premier but de l'invention est d'obtenir des temps de cycle réduits, en conservant la même énergie de travail. Un deuxième but de l'invention est d'obtenir des débits de sortie de fluide hydraulique aussi réduits que possible, tout en obtenant la même énergie de travail. La comparaison des durées de fermeture et d'ouverture est possible uniquement à vide, car les temps de fermeture en charge ou en travail dépendent essentiellement de la nature des matériaux à travailler et de l'énergie développée par l'outil. Les essais effectués à titre de comparaison avec l'art antérieur sont par conséquent effectués à vide, sans matériau à travailler ou à cisailler. La figure 2 représente un vérin d'actionnement (6) en cours de rétraction dans 25 le sens de déplacement de la tige tendant à accroître la cylindrée de la petite chambre et à expulser le liquide ou fluide hydraulique de la grande chambre. À cet effet, le corps (6a) du vérin (6) comporte un raccord (6f) de communication avec la grande chambre (6d) et un raccord (6g) de communication avec la petite chambre (6e). Le temps d'ouverture est obtenu par le rapport de la cylindrée (c) de la petite chambre (6e) au débit nominal d'alimentation d'huile hydraulique. Le débit de sortie à l'ouverture est obtenu par le rapport de la cylindrée (C) de la grande chambre (6d) au temps d'ouverture défini précédemment. Ce débit de sortie à l'ouverture est encore égal au produit du débit nominal d'alimentation par le rapport de la cylindrée (C) de la grande chambre (6d) à la cylindrée (c) de la petite chambre (6e). La figure 3 représente le déplacement du vérin hydraulique (6) d'actionnement dans le sens du travail ou de la fermeture d'une mâchoire. Le fluide hydraulique sous pression arrive sous un débit nominal fourni par la machine de travaux publics ou de démolition par le raccord (6f) dans la grande chambre (6d), tandis que le fluide hydraulique est expulsé par le raccord (6g) de la petite chambre (6e). Le temps de fermeture de la mâchoire correspond au rapport de la 15 cylindrée (C) de la grande chambre (6d) au débit nominal d'alimentation de fluide hydraulique. Le débit de sortie de fluide hydraulique par le raccord (6g) s'obtient par le rapport de la cylindrée (c) de la petite chambre (6e) au temps de fermeture défini précédemment. Ce débit de sortie de fluide hydraulique est encore égal au produit du 20 débit nominal de fluide hydraulique par le rapport de la cylindrée (c) de la petite chambre (6e) à la cylindrée (C) de la grande chambre (6d). Du fait que la cylindrée (c) de la petite chambre (6e) est notablement inférieure à la cylindrée (C) de la grande chambre (6d), le débit de sortie à l'ouverture défini en référence à la figure 2 est toujours supérieur au débit de sortie à 25 la fermeture défini en référence à la figure 3. Le temps de cycle total s'obtient par addition du temps d'ouverture et du temps de fermeture. Cette addition permet ainsi de définir le temps de cycle comme le rapport de la somme des cylindrées (c) de la petite chambre (6e) et (C) de la grande chambre (6d), au débit nominal d'alimentation de fluide hydraulique sous 30 pression. Un perfectionnement au mode de réalisation de l'art antérieur décrit en référence aux figures 2 et 3 consiste à implanter une valve de séquence assurant une communication de la petite chambre et de la grande chambre lors du déplacement de travail, ou de fermeture de la mâchoire. Ce perfectionnement au mode de réalisation de l'art antérieur décrit en référence aux figures 2 et 3 est décrit en référence aux figures 4 et 5. La figure 4 représente le déplacement d'un vérin hydraulique (6) d'actionnement dans le sens de l'ouverture ou du dégagement de l'outil de travail. À cet effet, le fluide hydraulique sous pression entre avec un débit nominal dans le raccord (6g) pour alimenter sous pression la petite chambre (6e) du vérin hydraulique (6), tandis que le fluide hydraulique est expulsé par le raccord (6f) de la grande chambre (6d) du vérin hydraulique (6). Dans ce mode de fonctionnement dans le sens de l'ouverture ou du dégagement de l'outil de travail, la valve de séquence (7) n'agit pas sur les sens d'écoulement décrits en référence à la figure 2. Le temps d'ouverture de la mâchoire est par conséquent égal au temps d'ouverture défini en référence à la figure 2, c'est-à-dire au rapport de la cylindrée (c) de la petite chambre (6e) au débit nominal de fluide hydraulique sous pression. Le débit de sortie à l'ouverture est par conséquent égal au débit de sortie à l'ouverture défini en référence à la figure 2, c'est-à-dire au produit du débit nominal d'alimentation sous pression par le rapport de la cylindrée (C) de la grande chambre (6d) à la cylindrée (c) de la petite chambre (6e). La figure 5 représente le fonctionnement du vérin hydraulique d'actionnement en cours de fermeture dans le sens du travail. Dans ce sens de déplacement en cours de fermeture dans le sens du travail, le fluide hydraulique sous pression au débit nominal d'alimentation alimente la grande chambre (6d) par le raccord (6f), tandis que le fluide hydraulique est expulsé de la petite chambre (6e) par le raccord (6g). Cependant, la valve de séquence (7) oriente le débit de fluide hydraulique expulsé de la petite chambre (6e) vers le raccord (6f) d'admission dans la grande chambre (6d), pour l'y introduire par le raccord (6f). Le débit de sortie à la fermeture par le raccord (6g) est par conséquent réinjecté dans la grande chambre (6d) du vérin par le raccord (6f), de sorte qu'aucun débit ne circule et qu'aucun laminage n'intervient dans les conduites de retour au réservoir de la machine hydraulique, ce qui supprime tout risque d'échauffement indésirable du fluide hydraulique. La valve de séquence (7) est de préférence une valve pilotée par la pression, de manière à interrompre la réinjection du fluide hydraulique expulsé de la petite chambre (6e) dans la grande chambre (6d), en cas de résistance apparaissant entre les mâchoires après contact avec le matériau à cisailler. Dans ce cas, l'augmentation de pression hydraulique dans la grande chambre (6d) pilote la valve de séquence (7) pour la positionner dans le sens de branchement représenté aux figures 2, 3 et 4. Dans cette configuration, le temps de fermeture de la mâchoire est obtenu par le rapport de la différence de cylindrée (C) de la grande chambre (6d) et de cylindrée (c) de la petite chambre (6e) au débit nominal d'alimentation sous pression. Par conséquent, le temps d'un cycle total de fonctionnement du perfectionnement au mode de réalisation de l'art antérieur est obtenu par addition des temps d'ouverture et de fermeture et est égal au rapport de la cylindrée (C) de la grande chambre (6d) au débit nominal d'alimentation sous pression du fluide hydraulique. Ce perfectionnement permet ainsi une réduction notable du temps de cycle par rapport à l'état de la technique connu sans valve de séquence, décrit en référence 25 aux figures 2 et 3. Un premier but de l'invention est de diminuer à énergie constante les temps de cycle de l'art antérieur décrit en référence aux figures 2 et 3, ainsi que du perfectionnement de l'art antérieur décrit en référence aux figures 4 et 5. Un deuxième but de l'invention est de diminuer à énergie constante les débits 30 de sortie de fluide hydraulique par rapport à l'art antérieur décrit en référence aux figures 2 et 3 et au perfectionnement de l'art antérieur décrit en référence aux figures 4 et 5. L'invention a pour objet un dispositif d'actionnement hydraulique, notamment pour machines de travaux publics ou de démolition, caractérisé par le fait que le dispositif comporte plusieurs actionneurs hydrauliques couplés mécaniquement et alimentés par une valve de séquence, de manière à réduire le temps de cycle du dispositif pour une même énergie développée. Selon d'autres caractéristiques alternatives de l'invention : - La valve de séquence fait communiquer entre elles les chambres d'un 10 actionneur avec une première chambre d'un autre actionneur, pour réduire le temps d'ouverture du dispositif. - La valve de séquence fait communiquer les chambres des actionneurs avec une arrivée de fluide hydraulique, pour réduire le temps de fermeture du dispositif. - La somme des sections des petites chambres des actionneurs hydraulique est 15 supérieure à la section d'une grande chambre d'actionneur hydraulique. - La section d'une petite chambre d'actionneur hydraulique est avantageusement voisine des trois quarts de la section d'une grande chambre d' actionneur hydraulique. - Tous les actionneurs hydrauliques présentent des sections de chambre, des 20 cylindrées et des courses de travail identiques. - La grande chambre d'un actionneur hydraulique est reliée à une partie mobile d'un outil hydraulique et la petite chambre d'un actionneur hydraulique est reliée à une partie fixe de l'outil hydraulique solidaire du bâti d'une machine hydraulique à laquelle l'outil hydraulique est destiné. 25 - Les petites et grandes chambres d'actionneurs hydrauliques sont solidaires de moyens de montage sur des axes fixes solidaires respectivement de la partie mobile de l'outil hydraulique et la partie fixe de l'outil hydraulique. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins dans lesquels : La figure 6 représente schématiquement un dispositif d'actionnement hydraulique comportant deux actionneurs hydrauliques couplés mécaniquement et alimentés par une valve de séquence en position d'ouverture ou de dégagement d'un outil non représenté. La figure 7 représente schématiquement un dispositif selon l'invention d'actionnement hydraulique comportant deux actionneurs hydrauliques couplés mécaniquement et alimentés par une valve de séquence, en déplacement de fermeture ou de travail d'un outil hydraulique non représenté en totalité. Sur les figures 6 et 7, les éléments identiques ou fonctionnellement équivalents sont repérés par des chiffres de référence identiques. En référence à la figure 6, un dispositif selon l'invention comporte deux vérins (8) identiques présentant des sections et des cylindrées de chambres (8d, 8e), et des courses de travail identiques. Les vérins ou actionneurs hydrauliques (8) sont couplés mécaniquement, de manière à accomplir des mouvements synchrones et simultanés. Les vérins hydrauliques (8) identiques sont couplés mécaniquement par exemple par montage sur un axe (9) solidaire du bâti de l'outil hydraulique non représenté en totalité et un axe hydraulique (10) solidaire de la mâchoire de l'outil hydraulique non représenté en totalité. Chaque vérin hydraulique (8) comporte un corps (8a), une tige (8b), un piston (8c), une grande chambre (8d) de cylindrée (C), une petite chambre (8e) de cylindrée (c), un raccord (8f) d'admission dans la grande chambre (8d) et un raccord (8g) de communication avec la petite chambre (8e). Le dispositif d'actionnement selon l'invention comporte une valve de séquence (11) apte à orienter les débits de fluide hydraulique à l'ouverture et à la fermeture de l'outil hydraulique non représenté en totalité. Le sens de déplacement de la figure 6 correspond à l'ouverture ou au dégagement de l'outil. Dans ce sens de déplacement, le fluide hydraulique sous pression alimente, par les raccords hydrauliques (8g), les petites chambres (8e) des vérins (8), tandis que le fluide hydraulique est expulsé par les raccords hydrauliques (8f) des grandes chambres (8d) des vérins (8). Le débit sortant du raccord hydraulique (8f) de la grande chambre (8d) d'un premier vérin (8) est recyclé dans le débit hydraulique d'alimentation sous pression de fluide hydraulique alimentant les petites chambres (8e) des vérins hydrauliques (8), tandis que le débit de fluide hydraulique sortant par le raccord hydraulique (8f) de l'autre vérin (8) est dirigé vers le réservoir de fluide hydraulique de la machine de travaux publics ou de démolition non représentée. Pour assurer le fonctionnement du dispositif d'actionnement hydraulique selon l'invention, et pour que le déplacement s'effectue dans le sens de la rétraction du dispositif d'actionnement hydraulique selon l'invention, il est nécessaire que la somme des sections des petites chambres (8e) soit supérieure à la section de la grande chambre (8d) du vérin correspondant au recyclage. Le temps d'ouverture est notablement réduit, puisqu'il correspond au rapport ayant pour numérateur la différence de la somme des cylindrées des petites chambres (8e) et de la cylindrée d'une grande chambre (8d), et ayant pour dénominateur le débit nominal d'alimentation de fluide hydraulique sous pression. Le débit de sortie à l'ouverture est également notablement réduit, puisqu'il correspond au rapport de la cylindrée d'une grande chambre (8d) au temps d'ouverture défini précédemment, ou encore au produit du débit nominal d'alimentation sous pression de fluide hydraulique par un rapport ayant pour numérateur : le débit nominal d'alimentation de fluide hydraulique sous pression, et pour dénominateur : la différence de la somme des cylindrées des petites chambres (8e) et de la cylindrée d'une grande chambre (8d). En référence à la figure 7, le dispositif d'actionnement hydraulique est représenté en déplacement d'extension, de travail ou de fermeture d'une mâchoire d'outil hydraulique non représenté en totalité. Le fluide hydraulique sous pression alimente les grandes chambres (8d) des vérins et est expulsé des petites chambres (8e) des vérins (8) par les raccords de communication correspondants (8f et 8g), respectivement. Une valve de séquence (11) est utilisée pour faire communiquer les petites chambres (8e) et les grandes chambres (8d) des vérins avec l'arrivée de fluide hydraulique sous pression, de sorte que le fluide hydraulique expulsé par les raccords (8g) des petites chambres (8e) est réinjecté par les raccords (8f) des grandes chambres (8d) pour alimenter les grandes chambres (8d). Les volumes d'huile des petites chambres (8e) vont ainsi s'ajouter au débit nominal d'alimentation de fluide sous pression pour gaver plus rapidement les grandes chambres (8d). L'égalité des pressions entre les quatre chambres des vérins est établie dans ce déplacement, de sorte que les pressions des quatre chambres des vérins (8) sont égalisées lors du déplacement vers la position de fermeture. Le temps de fermeture est notablement réduit, puisqu'il correspond au rapport ayant pour numérateur : la différence de la somme des cylindrées des grandes chambres (8d) des vérins 8 et de la somme des cylindrées des petites chambres (8e) des vérins (8), et ayant pour dénominateur : le débit nominal d'alimentation de fluide sous pression. Le débit de sortie de fluide hydraulique vers la machine de travaux publics ou de démolition non représentée est nul, car le débit de fluide hydraulique sortant des petites chambres (8e) des vérins est directement recyclé dans les grandes chambres (8d) des vérins (8). Cependant, la valve (11) de séquence est une valve pilotée par pression, de manière qu'une augmentation de pression hydraulique dans les grandes chambres (8d) des vérins (8) provoque un pilotage de la valve de séquence (11) pour arrêter le recyclage de fluide hydraulique et séparer les débits d'alimentation sous pression des débits de sortie de fluide hydraulique des petites chambres (8e) des vérins (8), selon un aiguillage de débit alternatif représenté en traits pointillés. Grâce à l'invention décrite en référence aux figures 6 et 7, le temps de cycle 25 de fonctionnement est notablement réduit, en raison de la diminution à la fois du temps d'ouverture et du temps de fermeture. La somme des temps d'ouverture et de fermeture correspond finalement au rapport de la cylindrée d'une grande chambre (8d) au débit nominal d'alimentation sous pression de fluide hydraulique. À énergie équivalente, la cylindrée d'une grande chambre (8) d'une paire de vérins (8) est égale à la moitié de la cylindrée d'un vérin unique du genre décrit et représenté en référence aux figures 1 à 5. Le temps de cycle est par conséquent divisé par deux à énergie équivalente 5 par rapport au perfectionnement de l'art antérieur décrit en référence aux figures 4 et 5. Le temps de cycle obtenu par l'invention est de plus notablement inférieur à la moitié du temps de cycle de l'art antérieur décrit en référence aux figures 1 à 3. Le débit de sortie à l'ouverture est également notablement diminué, de l'ordre 10 de 50 % par rapport au débit de sortie à l'ouverture du perfectionnement de l'art antérieur décrit en référence aux figures 4 et 5, et notablement inférieur à la moitié du débit de sortie à l'ouverture de l'art antérieur décrit en référence aux figures 1 à 3. L'invention permet ainsi à énergie constante de diminuer notablement le temps de cycle de travail et de diminuer notablement les débits de sortie à l'ouverture 15 de l'outil hydraulique actionné par un dispositif d'actionnement selon l'invention, à énergie de travail comparable. L'invention décrite en référence a un mode de réalisation particulier, ne lui est nullement limitée, mais couvre au contraire toute modification de forme et toute variante de réalisation dans le cadre et l'esprit de l'invention. 20 Le nombre d'actionneurs hydrauliques couplés mécaniquement peut ainsi être quelconque, du moment que ces actionneurs hydrauliques sont alimentés par une valve de séquence de manière à réduire le temps de cycle du dispositif pour une même énergie développée, tout en procurant l'avantage de réduire les débits de sortie de fluide hydraulique pour éviter le laminage et l'échauffement de fluide hydraulique 25 dans les circuits hydrauliques de la machine de travaux publics ou de démolition destinée à porter l'outil hydraulique, auquel le dispositif d'actionnement est destiné. REVENDICATIONS1) Dispositif d'actionnement hydraulique, notamment pour machines de travaux publics ou de démolition, caractérisé par le fait que le dispositif comporte plusieurs actionneurs hydrauliques (8) couplés mécaniquement (9, 10) et alimentés par une valve (11) de séquence, de manière à réduire le temps de cycle du dispositif pour une même énergie développée. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la valve de séquence (11) fait communiquer les chambres (8e) d'un actionneur (8) avec une première chambre (8d) d'un autre actionneur, pour réduire le temps d'ouverture du dispositif. 3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la valve de séquence (11) fait communiquer les chambres (8d, 8e) des actionneurs (8) avec une arrivée de fluide hydraulique sous pression, pour réduire le temps de fermeture du dispositif. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la somme des sections des petites chambres (8e) des actionneurs hydrauliques (8) est supérieure à la section d'une grande chambre (8d) d'actionneur hydraulique (8). 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la section d'une 20 petite chambre (8e) d'actionneur hydraulique (8) est voisine des trois quarts de la section d'une grande chambre (8d) d'actionneur hydraulique (8). 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que tous les actionneurs hydrauliques (8) présentent des sections de chambres (8d, 8e), des cylindrées de chambres (8d, 8e) et des courses de travail 25 identiques. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la grande chambre (8d) d'un actionneur hydraulique (8) est reliée à une partie mobile (2) d'un outil hydraulique et par le fait que la petite chambre (8e) d'un actionneur hydraulique (8) est reliée à une partie fixe (1) de l'outil hydraulique 30 solidaire du bâti d'une machine hydraulique à laquelle l'outil hydraulique est destiné. 8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les petites (8e) et grandes (8d) chambres d'actionneur hydraulique (8) sont solidaires de moyens de montage (9, 10) sur des axes fixes solidaires respectivement de la partie mobile (2) d'outil hydraulique et de la partie fixe (1) d'outil hydraulique. 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le dispositif comporte deux actionneurs hydrauliques (8) couplés mécaniquement et alimentés par une valve (11) de séquence, de manière à réduire le temps de cycle du dispositif pour une même énergie développée.