Brevet FR3108154A1 — publié le 20210917

L’invention concerne un système d’entrainement hydraulique comprenant au moins un entrainement hydraulique en rotation, une conduite de dérivation étant prévue à l’entrainement en rotation, qui peut être ouverte à l’aide d’au moins une valve de dérivation commandée, et la valve de dérivation pouvant être commandée en fonction de la vitesse de rotation de l’entrainement en rotation et ouvrant en cas de dépassement d’une valeur limite de vitesse de rotation. Figure unique Système d’entrainement hydraulique comprenant au moins un entrainement hydraulique en rotation Domaine technique de l’invention L’invention concerne un système d’entrainement hydraulique comprenant au moins un entrainement hydraulique en rotation. Etat de la technique Des systèmes hydrauliques présentent toujours, en raison de l’élasticité de leurs matériaux et du fluide de pression qu’ils enferment, une certaine capacité de stockage d’énergie, appelée la «capacité». Lorsque la pression intérieure augmente, le fluide de pression est comprimé et les conduites hydrauliques sont expansées. Le travail de changement de forme effectué pour cela est emmagasiné de façon élastique dans les deux matériaux en tant qu’état de tension et est rendu au fluide de pression au moment de la décharge de pression. La capacité de stockage capacitive dépend essentiellement de la longueur de conduite des conduites hydrauliques ainsi que de l’utilisation d’accumulateurs de pression internes. Dans des systèmes d’entrainement hydrauliques, la pression est engendrée par des pompes hydrauliques, d’une part, et par des charges existant du côté des consommateurs (ici par exemple un entrainement hydraulique en rotation), d’autre part. En cas de décharge instantanée, par exemple en cas de rotation libre d’une roue d’entrainement, de rupture d’un câble en cas d’entrainement par un treuil, perçage d’une caverne etc., l’énergie stockée de façon capacitive peut être libérée instantanément et peut causer une accélération subite de l’entrainement en rotation. Plus la capacité est grande, plus l’énergie libérée instantanément est grande, ce qui peut avoir pour conséquence, selon le dimensionnement du système, une surcharge des consommateurs, c’est-à-dire un dépassement de la vitesse de rotation autorisée d’un entrainement en rotation installé. Ceci peut avoir pour conséquence une panne subite de l’installation, en raison d’un dépassement excessif de forces centrifuges autorisées ou, dans des cas moins graves, des dommages permanents à cause de cavitation. Cependant, dans la pratique, le phénomène décrit est, malgré tout, souvent ignoré. Les propositions de solution faites jusqu’à maintenant sont principalement basées sur une régulation électronique qui réduit l’alimentation en pression hydraulique dès qu’un dépassement de la vitesse de rotation est décelé. Cependant, une telle façon de procéder ne présente qu’un succès limité, puisqu’un retardement non négligeable est inévitable en raison de la vitesse de transmission et de traitement de signaux de mesure et de commande ainsi que de la vitesse limitée de réaction de composants hydrauliques du commerce. Il s’y ajoute le fait que l’énergie stockée de façon capacitive est délivrée au système avec une puissance extrêmement élevée dépassant de plusieurs fois la puissance d’entrainement. Par conséquence, une réduction de l’entrainement ne produit que peu d’effet. De même, sont connus de l’état de la technique, des systèmes qui détectent une vitesse de rotation trop élevée par une augmentation de la pression dynamique dans la conduite de retour. En tant que réaction, la section transversale d’une valve de freinage est réduite afin de freiner l’entrainement concerné. Un problème de cette approche de solution est que la pression dynamique de la conduite de retour ne dépend pas seulement du volume à transporter et donc de la vitesse de rotation de l’entrainement, mais aussi d’autres influences telles que la température d’huile, d’autres consommateurs actionnés en même temps, etc. Afin de pouvoir exclure de telles influences en tant que causes de la pression dynamique, la valeur limite à partir de laquelle il est supposé qu’il y a dépassement de la vitesse de rotation, est fixée relativement élevée. Le but de la présente divulgation est de démontrer une approche de solution améliorée qui sait surmonter les désavantages énoncés plus haut. Présentation de l’invention Ce but est atteint par un système d’entrainement hydraulique comprenant au moins un entrainement hydraulique en rotation selon les caractéristiques de la revendication 1, à savoir par un système d’entrainement hydraulique comprenant au moins un entrainement hydraulique en rotation, dans lequel système est prévu une conduite de dérivation à l’entrainement en rotation, laquelle peut être ouverte à l’aide d’au moins une valve de dérivation commandée, la valve de dérivation pouvant être commandée en fonction de la vitesse de rotation de l’entrainement en rotation et s’ouvrant en cas de dépassement d’une valeur limite de vitesse de rotation. Des modes de réalisation avantageux du système font l’objet des revendications dépendantes. Pour le système d’entrainement hydraulique selon l’invention, il est proposé de disposer une conduite de dérivation à l’entrainement en rotation. A l’intérieur de la conduite de dérivation, au moins une valve de dérivation, adaptée pour pouvoir être précommandée, est intégrée, laquelle valve ouvre, en cas de besoin, la conduite de dérivation et ouvre ainsi une liaison entre la conduite à haute pression et la conduite à basse pression de l’hydraulique d’entrainement, c’est-à-dire de la conduite d’alimentation de l’entrainement en rotation. La valve de dérivation peut être commandée en fonction de la vitesse de rotation de l’entrainement en rotation, ce qui déclenche une ouverture automatique de la valve, lorsque la vitesse de rotation de l’entrainement en rotation dépasse une valeur limite de vitesse de rotation qui peut être définie. Par cela, d’une façon efficace et sans retard notable, une dérivation à l’entrainement en rotation est commandée. Par la compensation de pression, l’alimentation en pression de l’entrainement en rotation est réduite immédiatement et une accélération de l’entrainement au-delà de la vitesse de rotation autorisée est évitée d’une façon efficace. Ladite au moins une valve de dérivation comprend, de préférence, une valve de précommande afin de pouvoir régler l’état de la valve ou le degré d’ouverture de la valve de dérivation à l’aide d’une pression de commande. Lorsque la pression de commande appliquée dépasse une pression limite, la valve est ouverte, si non, la valve est fermée et la dérivation n’est pas ouverte. Est préféré un mode de réalisation de l’invention, selon lequel deux valves de dérivation sont montées en série à l’intérieur de la conduite de dérivation. De manière plus particulièrement préférée, les deux valves de dérivation sont précommandées et, de façon idéale, la même pression de commande est appliquée aux deux. Selon une variante des valves de dérivation avec précommande hydraulique, la pression de commande qui y est appliquée, est engendrée, selon un mode de réalisation avantageux, en fonction d’un flux volumique qui dépend de la vitesse de rotation de l’entrainement en rotation. Il en résulte ainsi une relation correspondante entre la vitesse de rotation de l’entrainement en rotation et la pression de commande, si bien qu’une augmentation de la vitesse de rotation entraine une augmentation de la pression de commande et déclenche, en cas de besoin, une ouverture de la dérivation. La production d’un flux volumique qui dépend de la vitesse de rotation, peut être obtenue, selon une variante de réalisation, par une pompe hydraulique, notamment une pompe constante, qui est mécaniquement couplée à l’entrainement en rotation. Le côté de pression de la pompe est relié directement ou indirectement à la valve de précommande d’au moins une des valves de dérivation. Raisonnablement, le couplage mécanique entre la pompe hydraulique et l’entrainement en rotation a pour effet une proportionnalité entre la vitesse de rotation de la pompe et la vitesse de rotation de l’entrainement en rotation. Pour influencer le flux volumique qui est fonction de la vitesse de rotation et qui est produit par la pompe hydraulique, au moins une valve de régulation de flux est prévue dont l’entrée est reliée au côté de pression de la pompe hydraulique et à l’entrée de la valve de précommande d’au moins une valve de dérivation. Une telle valve de régulation de flux permet de configurer son débit de valve. En fonction du flux de passage, la pression dynamique à l’entrée de la valve de régulation de flux, qui en résulte, et ainsi aussi la pression de commande appliquée à la valve de précommande de ladite au moins une valve de dérivation, change. Habituellement, une telle valve de régulation de flux permet une adaptation automatique de la perte de charge en fonction du flux volumique passant. Plus particulièrement, la résistance à l’écoulement augmente lorsque le flux volumique augmente. Par exemple, la valve de régulation de flux est entièrement ouverte jusqu’à un certain flux volumique et ne présente qu’une faible résistance à l’écoulement. Lorsque le flux volumique dépasse une valeur limite, qui peut être définie, la résistance à l’écoulement augmente et la pression dynamique à l’entrée de la valve de régulation de flux croît. Par une configuration adéquate de la valve de régulation de flux, notamment de la valeur limite qui peut être définie, on peut configurer la plage de vitesses de rotation à partir de laquelle une ouverture de la conduite de dérivation doit intervenir. En outre, il peut être prévu que la sortie de pression de la pompe hydraulique ou respectivement l’entrée de pression de la valve de régulation de flux soit reliée à une valve de limitation de pression. Comme déjà décrit plus haut, la pression dynamique augmente à partir d’un flux volumique qui peut être défini. Pour limiter la pression dynamique vers le haut et pour la maintenir constante, on installe la valve de limitation de pression qui fait dériver le flux volumique en excès par exemple dans le réservoir d’hydraulique. Comme résultat, grâce à cette disposition de circuit, en cas de vitesse de rotation trop élevée, une pression de commande constante est présente aux valves de précommande des valves de dérivation qui ouvre la conduite de dérivation et qui opère la compensation de pression souhaitée entre la conduite à haute pression et la conduite à basse pression de l’entrainement hydraulique. Pour le cas d’un entrainement en rotation avec sens de rotation variable, il faut assurer que ce soit toujours le côté de pression de la pompe hydraulique accouplée qui est relié à la valve de régulation de flux ou respectivement à la valve de précommande de ladite au moins une valve de dérivation. Sur cette base, il est proposé que lesdits au moins deux raccords de pompe de la pompe hydraulique soient reliés à la valve de régulation de flux et à ladite au moins une valve de dérivation via un agencement approprié de valves. Par une configuration appropriée de l’agencement de valves, il est assuré qu’il y a toujours une liaison fluidique entre la sortie de pompe formant le côté de pression et la valve de régulation de flux ou respectivement la valve de précommande d’une valve de dérivation. Un agencement de valves approprié est, par exemple, un agencement de quatre clapets anti-retour qui sont connectées, les uns aux autres, à la façon d’un circuit de Graetz. La présente invention concerne aussi une fraiseuse pour paroi moulée avec au moins un entrainement hydraulique selon la présente invention. La fraiseuse pour paroi moulée excelle ainsi par les mêmes avantages et caractéristiques, telles ils ont déjà été décrits ci-avant à l’exemple du système d’entrainement selon l’invention. Pour cette raison, il est renoncé à une nouvelle description qui ne serait qu’une répétition. Puisque, en raison de conduites hydrauliques longues et de la présence d’accumulateurs hydrauliques, plus particulièrement le système d’entrainement hydraulique d’une fraiseuse pour paroi moulée présente une grande capacité d’accumulation, les problèmes décrits au début se présentent comme particulièrement critiques, pour des fraiseuses à paroi moulée, en cas de chute subite de charge. Ce problème peut être résolu de façon efficace par l’utilisation de l’entrainement hydraulique selon l’invention avec une sécurité contre le dépassement de vitesse de rotation. D’une manière générale, le système d’entrainement peut être utilisé de façon avantageuse partout où de l’énergie hydraulique est utilisés pour engendrer des mouvements en rotation. Par ailleurs, le système d’entrainement peut également être utilisé de façon avantageuse pour une foreuse. D’autres buts et caractéristiques de l’invention ressortiront de la description ci-après du mode de réalisation représenté sur l’unique figure. L’unique figure représente un schéma hydraulique pour la réalisation d’un tel entrainement hydraulique. La pompe principale 1 alimente un moteur hydraulique 3 via une valve de distribution 2 et des conduites hydrauliques de grande capacité hydraulique. Description du mode de réalisation Conformément à l’invention, pour éviter un dépassement de la vitesse de rotation du moteur hydraulique 3 en cas de chute subite de charge, une conduite de dérivation BP est prévue qui assure, en cas de besoin, une compensation de pression entre la conduite à haute pression et la conduite à basse pression du circuit hydraulique. L’ouverture, en cas de besoin, de la conduite de dérivation BP est rendue possible par des valves de limitation de pression 4a, 4b montées en série qui sont munies d’actionneurs hydrauliques. En appliquant une pression de commande suffisamment élevée à la valve de précommande des deux valves 4a/b, celles-ci s’ouvrent et établissent ainsi une liaison entre les conduites d’alimentation, qui est montée en parallèle au moteur 3. Pour asservir les valves de limitation de pression 4a/b, les entrées des valves de précommande sont reliées à l’entrée de la valve de régulation de flux 5 réglable et à la limitation de pression 6 réglable. La valve de régulation de flux 5 est traversée par un flux volumique qui est proportionnel à la vitesse de rotation du moteur hydraulique 3. La façon de laquelle le flux volumique, qui est fonction de la vitesse de rotation, est engendrée, peut être, par principe, de toute sorte et peut être engendré, comme représenté dans l’exemple de réalisation de la figure, à l’aide d’une pompe constante 7 qui est couplée au moteur d’entrainement 3 de façon telle que sa vitesse de rotation soit directement proportionnelle à celle du moteur 3. Le circuit qui forme le cœur de l’invention et qui est constitué des valves de dérivation 4a/b, de la valve de régulation de flux 5 et de la valve de limitation de pression 6, doit toujours être traversé dans le même sens. A cette fin, un agencement de valves 8 est prévu qui est constitué de quatre clapets anti-retour qui sont connectés, les uns aux autres, à la façon d’un «circuit de Graetz». Celui-ci rend possible la fonction de limitation de la vitesse de rotation indépendamment du sens de rotation du moteur 3 et de la pompe constante 7. Concrètement, pour réaliser un circuit de Graetz, deux montages en série sont montés en parallèle. Chaque montage en série est formé par deux clapets anti-retour ayant le même sens de flux. Un raccord respectif de la pompe constante est monté entre les deux clapets anti-retour d’un montage en série respectif. Les deux montages en série sont reliés, dans le sens du flux, à la valve de régulation de flux 5, à la soupape de surpression 6 et aux valves 4a, 4b, alors que l’autre côté des montages en série est relié au réservoir hydraulique. Ci-après, le fonctionnement du circuit destiné à limiter la vitesse de rotation est expliqué. La pompe constante 7 produit un flux volumique qui est fonction de la vitesse de rotation du moteur 3 et qui passe par la valve de régulation de flux 5. Le temps que ce flux volumique est inférieur à la valeur limite réglée dans la valve de régulation de flux 5, la valve de régulation de flux 5 reste entièrement ouverte et n’oppose au flux volumique que peu de résistance. Par conséquence, le flux volumique passe entièrement par la valve 5 dans le réservoir. La pression dynamique faible présente à l’entrée de la valve 5 agit aussi sur les valves de précommande des valves de dérivation 4a, 4b, mais n’est pas suffisante pour les ouvrir. Lorsque la vitesse de rotation du moteur 3 augmente, le flux volumique de commande passant par la valve de régulation de flux 5 augmente également. Lorsque la valeur limite réglée est dépassée, la valve de régulation de flux 5 réduit sa section transversale et augmente ainsi sa résistance à l’écoulement. Par conséquence, une pression dynamique croissante se développe par le flux volumique de commande, jusqu’à ce que la valve de limitation de pression 6 s’ouvre et laisse passer le surplus de flux volumique vers le réservoir. La pression correspondant à la valeur réglée de la valve 6 agit aussi sur les valves de précommande des valves de dérivation 4a, 4b et ouvre celles-ci, ce qui conduit à une compensation de pression entre les conduites d’entrainement du moteur 3. Par cela, l’énergie hydraulique mise à disposition par la capacité peut être réduite via la dérivation ainsi établie, sans que l’entrainement 3 soit accéléré davantage. Par des forces extérieures et par la chute de puissance à travers les valves 5, 6, l’entrainement 3 est freiné. Lorsque sa vitesse de rotation descend en-dessous de la valeur limite, la valve de régulation de flux s’ouvre à nouveau. La pression du flux volumique de commande descend en-dessous de la pression d’ouverture des valves 4a, 4b, lesquelles se ferment par conséquence et permettent à l’entrainement un fonctionnement dans la plage autorisée. Le mode de réalisation présenté ci-avant a été décrit en référence à un circuit hydraulique ouvert. Cependant, il est également possible d’appliquer le système d’entrainement hydraulique dans un circuit fermé. Système d’entrainement hydraulique comprenant au moins un entrainement hydraulique en rotation, caractérisé en ce qu’il est prévu une conduite de dérivation (BP) à l’entrainement en rotation laquelle peut être ouverte à l’aide d’au moins une valve de dérivation (4a, 4b) commandée, la valve de dérivation (4a, 4b) pouvant être commandée en fonction de la vitesse de rotation de l’entrainement en rotation et s’ouvrant en cas de dépassement d’une valeur limite de vitesse de rotation. Système d’entrainement hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite au moins une valve de dérivation (4a, 4b) est précommandée hydrauliquement, la pression de commande appliquée à la valve de précommande hydraulique étant engendrée par un flux volumique qui dépend de la vitesse de rotation de l’entrainement en rotation, et ouvrant la valve de dérivation (4a, 4b) dès que la pression de commande appliquée dépasse une valeur limite d’ouverture. Système d’entrainement hydraulique selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans la conduite de dérivation (BP), deux valves de dérivation (4a, 4b) sont montées en série qui sont précommandées, de préférence, tous les deux par la même pression de commande. Système d’entrainement hydraulique selon la revendication 2 ou 3 lorsque la revendication 3 dépend de la revendication 2, caractérisé en ce que, pour produire le flux volumique qui dépend de la vitesse de rotation, une pompe hydraulique (1) est entrainée par l’entrainement en rotation et le côté de pression de la pompe est relié à la valve de précommande d’au moins une valve de dérivation (4a, 4b). Système d’entrainement hydraulique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le couplage mécanique entre la pompe hydraulique (1) et l’entrainement en rotation est mis en œuvre de façon telle que la vitesse de rotation de la pompe (1) soit proportionnelle à la vitesse de rotation de l’entrainement en rotation. Système d’entrainement hydraulique selon l’une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le côté de pression de la pompe hydraulique (1) est relié à une valve de régulation de flux (5), si bien que la pression de commande se présentant à une valve de précommande d’au moins une valve de dérivation (4a, 4b) est engendrée par la pression dynamique se présentant à l’entrée de la valve de régulation de flux (5). Système d’entrainement hydraulique selon la revendication 6, caractérisé en ce que la valve de régulation de flux (5) est configurée pour augmenter sa résistance à l’écoulement, lorsque le flux volumique dépendant de la vitesse de rotation dépasse une valeur limite pouvant être définie. Système d’entrainement hydraulique selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la sortie de pression de la pompe hydraulique (1) ou respectivement l’entrée de pression de la valve de régulation de flux (5) est reliée à une valve de limitation de pression afin de limiter la pression dynamique ou respectivement la pression de commande à une pression maximale. Système d’entrainement hydraulique selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pompe hydraulique (1) est reliée à la valve de régulation de flux (5) et à ladite au moins une valve de dérivation (4a, 4b) via un agencement de valves afin de rendre possible un fonctionnement de la dérivation qui est indépendant de la direction de rotation de l’entrainement en rotation ou respectivement de la pompe hydraulique (1). Système d’entrainement hydraulique selon la revendication 9, caractérisé en ce que l’agencement est constitué de quatre clapets anti-retour qui sont connectées, les uns aux autres, à la façon d’un circuit de Graetz. Fraiseuse pour paroi moulée avec un système d’entrainement hydraulique selon l’une des revendications précédentes. Foreuse avec un système d’entrainement hydraulique selon l’une des revendications 1 à 10.