Brevet FR3079009A1 — publié le 20190920

. BREVET D'INVENTION POUR DISTRIBUTEUR HYDRAULIQUE A TIROIR ROTATIF PROPORTIONNEL POUR FLUIDES AQUEUX DESCRIPTION DE L'INVENTION La présente invention concerne un distributeur hydraulique à tiroir rotatif proportionnel destiné aux applications industrielles utilisant des fluides aqueuses telles eaux potables, eau industrielle, eau déminéralisée et globalement tous les fluides à faible viscosité. Ce composant a été développé pour tous les systèmes d'automation et de puissance hydraulique à eau impliquant des variations de grandeurs hydromécaniques proportionnelles par des signaux électriques analogiques ou numériques, dans un environnement statique allant jusqu'à 350 bar. Cette invention, « Distributeur hydraulique à tiroir rotatif proportionnel pour fluides aqueux », sera par la suite dénommée « distributeur selon l'invention » dans le présent 20 descriptif. Conventionnellement, pour les équipements fonctionnant avec des fluides hydrauliques à base de lubrifiants minéraux ou synthétiques, la viscosité minimale doit être de 12 mm2.s-1 pour assurer les fonctions des distributeurs hydrauliques à commande 25 électrique proportionnelle, obtenues par le déplacement linéaire et le positionnement d'un tiroir coulissant dans son alésage avec un jeu conséquent, grâce à une autolubrification du mécanisme mobile, entrainant de fait des fuites conséquentes qui impliquent des disfonctionnements fonctionnels des récepteurs hydrauliques. 30 Pour les composants destinés aux équipements hydrauliques fonctionnant à l'eau ou avec des fluides aqueux dont les viscosités se situent entre 12 mm2.s-1 et 1 mm2.s-1, les fonctions directionnelles des distributeurs à commande électrique ne peuvent plus, par absence d'autolubrification, être effectuées par des dispositifs à tiroirs, ils sont généralement réalisées par des obturateurs à clapets, vannes à soupape ou à piston, dont 35 le fonctionnel est au format « tout ou rien » et non progressif ou proportionnel. Notre dispositif « distributeur selon l'invention » a spécialement été développé pour être adapté aux fluides hydrauliques aqueux et aux huiles synthétiques biodégradables totalement miscibles afin d'être en cohérence avec les principes de protection de la 40 nature. Le dispositif, « distributeur selon l'invention », est un distributeur spécifiquement adapté à la commande et la régulation hydraulique proportionnelle à base de fluides aqueux de faibles viscosités, dont le tiroir de distribution rotatif ne nécessite aucune 2. lubrification. Le tiroir rotatif (Fig.1) est composé d'une vis d'Archimède (2a & 2h) {voir Fig.8 & Fig.9} comportant en son milieu un palier dans lequel a été inséré un joint 5 dynamique (15) afin d'isoler les deux chambres (A & B) et deux paliers d'extrémités nécessaire à une parfaite rectitude du tiroir rotatif, prolongé chacun d'un arbre d'entrainement coté « A » et d'un arbre de centrage en position centrale coté « B »; les dimensions indiquées correspondent à un composant de taille normalisée ISO-NG06. Le tiroir rotatif est inséré dans une fourrure en céramique (Fig.2) qui comporte les 10 perçages (P(a), P(b), T(a), T(b), Al, A2, B1 & B2) de passages de fluide isolés entre eux par des joints toriques adaptés, et assure par un jeu minimal de quelques centième de millimètres une parfaite étanchéité entre les chambres (A & B) et une rotation du tiroir hors frottements statiques (Fig.3). Les passages de fluide dans la fourrure sont dimensionnés selon la taille du 15 distributeur (NG06, NG10, etc.) et positionnés de telle sorte (Fig.4) que la vis (2a) gère quatre passages « P(a), T(a), Al & A2» et que la vis (2b) gère les quatre autres passages « P(b), T(b), Bi & B2 », avec un recouvrement minimal (dc = 0,51 mm) entre les arêtes de la vis et les perçages de fluide (P(a), T(a), Al & A2) et (P(b), T(b), Bi & B2) lorsque la vis est en position centrale [a = 55°1 (Fig.6). Lorsque la vis est mise en rotation droite (Fig.5) dans la plage [0° = Al & I31 -> T(b) sont obtenus par la rotation « droite » de l'électroaimant proportionnel (5) via une consigne électrique 3. d'amplitude entre 0 & +100% qui sera amplifiée par une interface électronique numérique pour obtenir une position angulaire stabilisée entre 0 & +550 5 proportionnelle à la consigne, Fig.7 : les passages de fluide P(b) -> B2 & A2 -> T(a) sont obtenus par la rotation « gauche » de l'électroaimant proportionnel (5) via une consigne électrique d'amplitude entre 0 & -100% qui sera amplifiée par une interface électronique numérique pour obtenir une position angulaire stabilisée entre 0 & -550 10 proportionnelle à la consigne, Fig.6 : les passages de fluide P(a), P(b), Al, A2, Bi, B2, T(a) & T(b) sont obturés lorsque l'électroaimant proportionnel (5) est stabilisé en position centrale lorsque la consigne électrique d'amplitude est nulle (0%), ou si ce dernier aura été mis hors tension d'alimentation, dans ce cas, le tiroir rotatif (2a & 2b) sera maintenu 15 ou ramené mécaniquement dans la position centrale [a =001 (Fig.6)(Fig.8)(Fig.9) par les ressorts de torsion (9a & 9b) dont les tiges actives permettent via le manchon (10), dont les faces latérales comportent chacune une rampe usinée nécessaire, la remise à zéro [a = 0°] du tiroir rotatif (2a & 2b) et le distributeur au repos. 20 Les figures (Fig.8 & Fig.9) présente l'assemblage original du distributeur proportionnel « Distributeur selon l'invention » dont l'ensemble fourrure en céramique (3) et tiroir rotatif (2a & 2b) en acier inoxydable 316Ti sera inséré avec un jeu « glissant » dans l'alésage correspondant du corps de valve (1) en acier inoxydable 316, le tiroir rotatif 25 (2a & 2b) étant verrouillé entre deux butées à roulement 4a & 4b) maintenues par les flasques (11) en acier inoxydable 316, fixé solidaire du corps (1) par quatre vis inox M5 de chaque coté. Ce montage est original car le tiroir est verrouillé et ne peut en aucun cas dériver par l'action des forces opposées produites par la différence de pression entre les chambres actives (P(a) -> Al ou P(b) -> 82) et les chambres hors pression (T(a) ou T(b) 30 relié au réservoir, sachant que pour tous les distributeurs standards à tiroir linéaire, ce dernier est maintenu flottant entre deux ressorts en produisant fugitivement des actions incontrôlées et dangereuses via les actionneurs hydrauliques impliqués. La rotation du tiroir (2a & 2b) du distributeur proportionnel « Distributeur selon 35 l'invention » est obtenu par l'électroaimant rotatif (5) à capteur angulaire intégré (6), relié à l'axe (2a) par un accouplement élastique (7) intégré dans le flasque d'assemblage (13), comporte une bride (12) pour réaliser un assemblage rigide de cet entrainement électromagnétique proportionnel. 40 Le centrage du tiroir rotatif (2a & 2b) est réalisé par un ensemble de deux ressorts de torsion (9a & 9b) à points fixes ajustab les via un étau (14) et dont les tiges de rappel mécanique sont en appui de part et d'autre d'un manchon elliptique (10), solidaire de l'axe du tiroir rotatif coté (2b), dont les faces latérales comporte chacune une rampe 4. usinée nécessaire à la remise à zéro [cc = 0] du tiroir rotatif (2a & 2b) et le distributeur au repos. 5 Le corps du distributeur proportionnel « Distributeur selon l'invention » comporte les perçages fluidiques des liaisons entre le plan de pose (150) pour montage flasqué normalisé (NG06 dans le cadre du présent descriptif) et les chambres d'activation (P(a), P(b), T(a), T(b), Al, A2,131 & 82) du mécanisme fourrure (3) et tiroir (2a & 2b). Ce distributeur proportionnel « Distributeur selon l'invention » a été développé pour 10 fonctionner jusqu'à une pression de 350 bar. Les dimensions hors tout du distributeur proportionnel « Distributeur selon l'invention » sont en cohérences, selon la taille du distributeur proportionnel « Distributeur selon l'invention », avec la norme 150 correspondante. 15 Les performances dynamiques du distributeur proportionnel « Distributeur selon l'invention » permettent d'assurer des commandes proportionnelles de débits stables, linéaires et précises (fig. 10 & Fig.11) ainsi que des asservissements de position fiable et dynamique grâce au capteur angulaire (6) intégré dans l'électroaimant rotatif (5) un 20 positionnement précis du tiroir rotatif (2a & REVENDICATIONS1. Distributeur hydraulique à tiroir rotatif proportionnel pour fluides aqueux développé pour tous les systèmes industriels d'automation et de puissance hydraulique à eau impliquant des variations de grandeurs hydromécaniques proportionnelles, ledit distributeur, spécifiquement adapté à la commande et la régulation hydraulique proportionnelle à base de fluides aqueux de faibles viscosités, dont le tiroir de distribution rotatif ne nécessite aucune lubrification, est composé d'une vis d'Archimède (2a & 2b) comportant en son milieu un palier dans lequel a été inséré un joint dynamique (15) afin d'isoler deux chambres (A & B) et deux paliers d'extrémités nécessaire à une parfaite rectitude du tiroir rotatif, prolongé chacun d'un arbre d'entrainement coté (A) et d'un arbre de centrage en position centrale coté (B), ce tiroir rotatif étant inséré dans une fourrure en céramique qui comporte des perçages (P(a), P(b), T(a), T(b), Al, A2, B1 & B2) de passages de fluide isolés entre eux, assure par un jeu minimal une parfaite étanchéité entre les chambres (A & B), une rotation du tiroir hors frottements statiques, un passage de fluide diaphragmé produisant un écoulement fluidique naturellement linéaire proportionnel à la section d'ouverture liée par la rotation du tiroir (2a & 2b) du distributeur proportionnel obtenue par un électroaimant rotatif (5). 2. Distributeur hydraulique à tiroir rotatif proportionnel selon la revendication 1 caractérisé en ce que lorsque le tiroir rotatif (2a & 2b) est mise en rotation droite dans la plage [0° = 3. Distributeur hydraulique à tiroir rotatif proportionnel selon la revendication 1 caractérisé en ce que lorsque le tiroir rotatif (2a & 2b) est mise en rotation gauche dans la plage [0° = 4. Distributeur hydraulique à tiroir rotatif proportionnel selon la revendication 1 caractérisé en ce que lorsque le tiroir rotatif (2a & 2b) est en position centrale [a = 5 , les quatre passages « P(a), T(a), Al & A2 » coté entrainement (5) et les quatre autres passages « P(b), T(b), 81 & B2 », coté centreur (8), sont obturés grâce au recouvrement minimal (dc = 0,51 mm) entre les arêtes de la vis et les perçages de fluide cités(P(a), T(a), Al & A2 ) et (P(b), T(b), 81 & 82 ) lorsque la vis est en position centrale [a = 00J. 10 5. Distributeur hydraulique à tiroir rotatif proportionnel selon la revendication 4 caractérisé en ce que le tiroir rotatif (2a & 2b) est centrée [a = 01 par une consigne électrique d'amplitude nulle (0%) ou par une mise hors tension d'alimentation électrique, obturant ainsi les passages de fluide P(a), P(b), Al, A2, Bi, B2, T(a) & T(b) et le tiroir rotatif (2a & 2b) sera maintenu ou ramené 15 mécaniquement dans la position centrale [a = 01 par des ressorts de torsion (9a & 9b) dont les tiges actives permettent via un manchon (10), dont les faces latérales comporte chacune une rampe usinée nécessaire à la remise à zéro [a = 01 du tiroir rotatif (2a & 2b), la mise centré ou la mise au repos du distributeur hydraulique à tiroir rotatif proportionnel. 20 25 30 35 4045