Brevet FR3091561A1 — publié le 20200710

Description Titre de l'invention : MICROCENTRALE HYDRAULIQUE Domaine technique de l'invention [0001] La présente invention sc rapporte au domaine général de la mise sous pression d'un fluide hydraulique. Elle vise plus précisément une centrale hydraulique à hautes performances et de petites dimensions, nommée ci-après microcentrale. Etat de la technique [0002] Dans le domaine (le la mise sous pression d'un fluide hydraulique, il est connu d'utiliser principalement des pompes à engrenages ou des pompes à pistons. [0003] Les pompes à engrenages, qui utilisent le profil combiné de deux roues dentées pour transvaser et augmenter la pression d'un fluide, sont de conception simple et d'entretien facile, et leur prix de revient est relativement faible. Par ailleurs, les pompes à engrenages sont de deux types : pompe à engrenages externes ou pompes à engrenages internes. [0004] Lc premier type de pompes à engrenages est simple d'utilisation mais présente l'inconvénient d'avoir un débit plutôt faible. En effet, l'espace disponible entre la face des dents des roues dentées et le corps de la pompe tend à s'amplifier à mesure que la pompe à engrenages externes s'use ce qui a pour conséquence d'augmenter les pertes volumétriques et d'affaiblir le rendement volumétrique d'une telle pompe. [0005] Lc deuxième type de pompes à engrenages a pour avantage d'âtre très silencieux et de posséder un meilleur rendement volumétrique, surtout à bas régime de rotation. Toutefois, ce type de pompe à engrenages présente généralement l'inconvénient d'avoir une consommation énergétique plutôt élevée. [0006] Les pompes à pistons offrent le meilleur rendement volumétrique mais sont toutefois les plus coûteuses. [0007] Les pompes à engrenages sont avantageusement utiliser pour délivrer un débit élevé alors que les pompes à pistons sont plutôt pour obtenir une pression élevée. Toutefois pour obtenir un débit élevé ou une pression élevée, il est généralement nécessaire de mettre en oeuvre des pompes encombrantes. Résumé de l'invention 100081 Le but de la présente invention est de proposer une centrale hydraulique ayant des hautes performances à savoir : un débit hydraulique le plus élevé possible, une pression la plus élevée possible tout en en consommant le minimum d'énergie, ladite centrale étant de petites dimensions pour pouvoir être facilement mise en oeuvre sur des dispositifs mobiles. 100091 Conformément à l'invention, il est donc proposé une microcentrale hydraulique pour 2 la mise sous pression d'un fluide, remarquable en ce qu'elle comporte au moins : - un moteur entrainant en rotation un vilebrequin dans un sens de rotation R ou dans le sens opposé R', - deux pompes à piston disposées en opposition, mises alternativement en mouvement par la rotation dudit vilebrequin et aptes à aspirer du fluide et à le refouler sous pression vers la sortie de la microcentrale, - une pompe à engrenages disposée dans le prolongement dudit vilebrequin et apte à aspirer du fluide et à le refouler sous pression vers la sortie de la microcentrale, et - une roue libre solidaire de l'extrémité libre dudit vilebrequin, disposée entre lesdites pompes à pistons et la pompe à engrenages, et apte à entrainer en rotation l'arbre de sortie de ladite pompe à engrenages lorsque le vilebrequin tourne dans le sens R et à ne pas entrainer en rotation ledit arbre de sortie lorsque ledit. vilebrequin tourne clans le sens opposé R'. [0010] Le moteur est avantageusement soit un moteur électrique associé à un réducteur et des moyens d'inversion du courant électrique pour inverser le sens de rotation dudit moteur, soit un moteur pneumatique associé à des moyens d'inversion du circuit entrée/sortit dudit moteur hydraulique pour inverser le sens de rotation dudit moteur. [0011] De manière préférée, la microcentrale comporte : - un réservoir contenant le fluide, et - une plaque de fermeture dudit réservoir, le moteur, les deux pompes à piston, la pompe à engrenages et la roue libre étant alors directement ou indirectement solidaires de ladite plaque de fermeture du réservoir et disposés à l'intérieur de ce dernier. [0012] La plaque comporte avantageusement une sortie de fluide sous pression, cor- respondant à la sortie de la microcentrale, et un retour de fluide dans le réservoir. [0013] La plaque comporte en outre une première canalisation munie d'un clapet anti-retour et mettant en relation le refoulement de la pompe à engrenages et la sortie de fluide sous pression, et une deuxième canalisation mettant en relation le refoulement de l'ensemble des deux pompes à piston et ladite première canalisation en aval dudit clapet anti-retour. [0014] Le sens de rotation du moteur est de préférence inversé lorsque la microcentrale atteint une valeur de consigne Vc. [0015] La valeur de consigne Vc est avantageusement un niveau de pression déterminé du fluide à la sortie de la microcentrale ou une absorption du courant déterminé aux bornes du moteur. Brève description des figures [0016] D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va 3 suivre d'un mode d'exécution de l'invention en référence aux fleures annexées sur lesquelles : [0017] [fig.1] est une vue en coupe longitudinale de la centrale hydraulique selon l'invention, [0018] [fig.2] est une vue de dessus de la centrale de la figure 1 sans sa plaque supérieure, [0019] [fig.3] est une vue en coupe horizontale éclatée de la centrale de la figure 1 sans son réservoir de fluide. Description des modes de réalisation [0020] Sur les figures 1 à 3, on a représenté la centrale I hydraulique à hautes performances et de petites dimensions selon l'invention, nommée ci-après microcentrale 1, cette dernière étant apte à mettre sous pression un fluide 2, avantageusement de l'huile. [0021] Ainsi, la microcentrale I comporte avantageusement au moins : - un réservoir 3 contenant un volume dc fluide 2, - une plaque 4 de fermeture dudit réservoir 3, - un moteur 5 entrainant en rotation un vilebrequin 6 dans un sens de rotation R ou dans le sens opposé R', - deux pompes à piston 7 disposées en opposition, mises alternativement en mouvement par la rotation dudit vilebrequin 6 et aptes à aspirer du fluide 2 contenu dans le réservoir 3 et à le mettre sous pression, - une pompe à engrenages 8 disposée dans le prolongement dudit vilebrequin 6 et apte à aspirer du fluide 2 contenu dans le réservoir 3 et à le mettre sous pression, et - une roue libre 9 solidaire de l'extrémité libre dudit vilebrequin 6, disposée entre lesdites pompes à pistons 7 et la pompe à engrenages 8, et apte à entrainer en rotation l'arbre dc sortie 81 de ladite pompe à engrenages 8 lorsque le vilebrequin 6 tourne dans le sens R et à ne pas entraincr en rotation ledit arbre de sortie 81 lorsque ledit vilebrequin 6 tourne dans le sens R' opposé. [0022] L'ensemble des éléments constitutifs de la microcentrale 1, à savoir : le moteur 5, les deux pompes à piston 7, la pompe à engrenages 8 et la roue libre 9, sont directement ou indirectement solidaires de ladite plaque 4 de fermeture du réservoir 3 et disposés à l'intérieur de ce dernier. [0023] Dans l'exemple de réalisation décrit, la microcentrale 1 est associée à une installation hydraulique, non représentée, fonctionnant en circuit fermé. Par conséquent, la plaque 4 comporte avantageusement une sortie 41 de fluide 2 sous pression, correspondant à la sortie 10 de fluide 2 sous pression de la microcentrale 1, et un retour 42 de fluide 2 dans le réservoir 3. La plaque 4 comporte en outre une première cana- lisation 43 munie avantageusement d'un clapet anti-retour 44 et mettant en relation le refoulement de la pompe à engrenages 8 et ladite sortie 41 de fluide 2 sous pression, et une deuxième canalisation 45 mettant en relation le refoulement de l'ensemble des deux pompes à piston 7 et ladite première canalisation 43 en aval dudit clapet antiretour 44. [0024] Toutefois, la microcentrale 1 pourra également âtre associée à un réservoir externe de plus ou moins grande capacité et à une installation hydraulique ne fonctionnant pas en circuit fermé, sans sortir du cadre de la présente invention ; la plaque 4 sera alors modifiée et ne comportera notamment pas de retour de fluide 2. [0025] Le moteur 5 est soit un moteur électrique associé à un réducteur 51 et des moyens d'inversion du courant électrique, non représentés sur les figures, pour inverser le sens de rotation dudit moteur 5, soit selon un mode de réalisation non représenté, un moteur pneumatique associé à des moyens d'inversion du circuit entrée/sortie dudit moteur hydraulique pour inverser le sens de rotation dudit moteur 5. [0026] Ainsi, avec cette configuration de la microcentrale 1, lorsque le moteur 5 entraine le vilebrequin 6 dans le sens de rotation R, la roue libre 9 entraine en rotation l'arbre de sortie 81 de ladite pompe à engrenages 8. Cette dernière aspire alors du fluide 2 contenu dans le réservoir 3 et le refoule dans la première canalisation 43 jusqu'à la sortie 41 de fluide 2 de la plaque 4, le fluide 2 passant au travers d'un clapet antiretour 44. De manière simultanée, l'ensemble des deux pompes à piston 7 aspire du fluide 2 contenu dans le réservoir 3 et le refoule dans la deuxième canalisation 45 jusqu'à la sortie 41 de fluide 2 de la plaque 4 via la première canalisation 43. Avec le sens de rotation R, à la sortie 41 de fluide 2 de la plaque 4, on obtient un débit élevé de fluide 2 à basse pression. [0027] On désigne ici par "basse pression" une pression de fluide 2 inférieure à 70 bars et par "haute pression" une pression de fluide 2 supérieure à 300 bars. De même, on désigne ici par "débit faible" un débit de fluide 2 inférieur à 0,5 1/mn (litre par minute) et par "débit élevé" un débit de fluide 2 supérieur à 21/mn [0028] Lorsque la microcentrale 1 atteint une valeur de consigne Vc, le sens de rotation du moteur 5 est inversé et ce dernier entraine alors le vilebrequin 6 dans le sens de rotation R', la roue libre 9 n'entraine plus en rotation l'arbre de sortie 81 de ladite pompe à engrenages 8 qui n'aspire plus de fluide 2 contenu dans le réservoir 3. Toutefois, l'ensemble des deux pompes à piston 7 aspire toujours du fluide 2 contenu dans le réservoir 3 et le refoule dans la deuxième canalisation 45 jusqu'à la sortie 41 de fluide 2 de la plaque 4 via la première canalisation 43. Cependant, afin d'éviter que le fluide 2 sous pression fourni par l'ensemble des deux pompes à piston 7 rentre dans la pompe à engrenage 8, un clapet anti retour 44 bloque l'accès à cette dernière. Avec le sens de rotation R', à la sortie 41 de fluide 2 de la plaque 4, on obtient un faible débit de fluide 2 à haute pression. [0029] La valeur de consigne Vc peut être, par exemple, à un niveau de pression déterminé du fluide 2 à la sortie 10 de la microccntralc 1 ou une absorption du courant déterminé aux bornes du moteur 5 électrique. [0030] La microccntralc 1 pourra comporter plus de deux pompes à pistons 7 sans sortir du cadre de la présente invention. [0031] L'homme du Métier n'aura aucune difficulté à mettre en oeuvre et à dimensionner les éléments nécessaires au bon fonctionnement de la microccntralc 1 tels que, par exemple, des crépines pour aspirer le fluide 2 contenu dans le réservoir 3, des tuyaux pour raccorder le refoulement des différentes pompes aux première et deuxième canalisations 43,45 ou encore des roulements à billes ou aiguilles et des supports. [0032] On comprend qu'ainsi configurée la microccntralc 1 selon l'invention permet d'obtenir des performances élevées tout en étant particulièrement compacte. [0033] Selon un exemple de dimensionnement non limitatif, une microcentrale 1 munie d'un moteur 5 à double sens de rotation soit pneumatique de 360 W à 6 bars d'air, soit électrique de 400 W en 24 V, permet d'obtenir les caractéristiques suivantes : [0034] - un débit de fluide 2 à 70 bars de l'ordre de 2,5 1/mn, lorsque le moteur tourne dans le sens R, [0035] - un débit de fluide 2 à 500 bars de l'ordre de 0,5 1/mn, lorsque le moteur tourne dans le sens R'. [0036] La microcentrale 1 selon l'invention trouve une application particulière dans le ver- rouillage ou le bridage de pièces à usiner par des vérins hydrauliques où l'on a besoin d'une approche rapide à basse pression et d'un blocage à haute pression. [0037] Enfin, il va de soi que les exemples de microcentrale 1 conformes à l'invention qui viennent d'être décrits ne sont que des illustrations particulières, en aucun cas limitatives de l'invention. 6 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5]