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CA 02353367 2001-07-24
"Disuositif h~ uli lue"
La présente invention concerne un dispositif hydraulique
comprenant deux actionneurs hydrauliques, notamment un moteur et un
vérin à double effet, qui comportent chacun deux raccords pour l'entrée
et/ou la sortie d'un fluide de commande. Deux conduites sont raccordées
aux deux actionneurs et agencées pour que l'une amène un fluide sous
pression à un raccord respectif de chaque actionneur tandis que l'autre
en évacue du fluide à l'autre raccord respectif, et inversement, de
manière à ce qu'un des actionneurs, notamment le vérin, puisse ètre
- commandé pour produire sélectivement un mouvement dans un sens
ainsi que dans un sens inverse. Une vanne d'inversion sélective est
prévue pour inverser entre les deux conduites l'alimentation en fluide
sous pression et l'évacuation du fluide, afin de commander le sens du
mouvement d'un des actionneurs, notamment dudit vérin.
Un dispositif du genre peut consister en un engin
notamment prévu pour des travaux agricoles ou de génie civil ou
militaire, dans lequel la vanne d'inversion est une commande à
disposition d'un conducteur de l'engin, par exemple par l'intermédiaire
d'un levier ou d'une pédale. Dans ce genre d'engin, il est souvent installé
deux conduites en résewe pour commander un éventuel accessoire qui
peut être monté au bout d'un bras articulé.
Un cas d'exemple d'un tel accessoire éventuel est un
appareil de carottage ou de forage qui est équipé d'un moteur
hydraulique pour faire tourner une mèche de forage et d'un vérin
hydraulique à double effet ou d'un autre moteur hydraulique pour
communiquer à la mèche un mouvement d'avance de forage et un
mouvement de retrait de la mèche.
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Dans ce cas d'exemple, étant donné que seules deux
conduites sont disponibles pour l'accessoire, le vérin et le moteur doivent
être raccordés en parallèle sur celles-ci de manière à ce que, pendant
une alimentation du vérin pour un mouvement d'avance de la mèche, le
moteur tourne dans un sens de forage. En conséquence et
automatiquement, lors d'une alimentation du vérin dans un sens de
retrait de la mèche, le moteur est amené à tourner en sens inverse du
sens de forage et cela est particulièrement indésirable. La présente
invention a pour but de remédier notamment à ce problème et de
procurer dans ce cas, comme dans d'autres non décrits présentement,
un moyen simple et efficace qui permet, d'une part, de réaliser de
manière connue le mouvement d'avance et de retrait du vérin et, d'autre
part, de conserver pour le moteur de la mèche un mème sens de rotation
pendant fun comme l'autre des mouvements d'avance et de retrait, sans
ajouter de conduites) supplémentaires) à un engin existant.
A cet effet, l'invention consiste à équiper le dispositif, à
l'endroit de l'accessoire précité, d'un moyen de détection sensible à une
différence de pression entre le fluide sous pression et le fluide évacué, et
disposer entra la vanne d'inversion susdite et (autre actionneur pour
lequel on veut que le fluide agisse toujours dans un mëme sens,
notamment le moteur hydraulique, un moyen d'inversion auxiliaire,
agencé pour recevoir une commande du moyen de détection et pour
raccorder automatiquement, en fonction de cette commande, la conduite
alimentée en fluide sous pression à un méme raccord déterminé de
l'autre actionneur, notamment le moteur.
Dans une forme de réalisation du dispositif suivant
l'invention, les moyen de détection et moyen d'inversion auxiliaire sont
combinés en un système de quatre soupapes de retenue agencées
chacune pour s'ouvrir dans un sens et se fermer dans (autre sens
d'écoulement du fluide. Ces quatre soupapes sont alors montées à la
manière d'un pont de Graëtz à quatre diodes pour le redressement d'un
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courant électrique, comme expliqué en détails ci-après.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le
dispositif concerné peut comporter, en tant que moyen de détection, au
moins une vanne de pilotage agencée pour capter la pression du fluide
sous pression, par rapport à celle du fluide évacué, d'une des deux
conduites et, en tant que moyen d'inversion auxiliaire, une vanne à deux
positions, une position pour un raccordement parallèle et une position
pour un raccordement croisé des deux conduites aux deux raccords du
second actionneur.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront
des revendications secondaires et de la description des dessins qui sont
annexés au présent mémoire et qui illustrent, à titre d'exemples non
limitatifs, des formes de réalisation particulières du dispositif suivant
l'invention.
La figure 1 montre un schéma hydraulique simplifié d'un
premier branchement des deux actionneurs et des moyens de détection
et d'inversion auxiliaire du dispositif selon (invention.
Les figures 2 à 5 montrent de la même façon diverses
variantes possibles de branchements des deux actionneurs et des
moyens de détection et d'inversion auxiliaire du dispositif selon
l'invention.
Dans les différentes figures, les mémes notations de
référence désignent des éléments identiques ou analogues.
Le dispositif hydraulique concerné par l'invention peut
comporter (figure 1 ) au moins deux actionneurs hydrauliques 1 et 2
comportant usuellement chacun deux raccords, respectivement 1 a et 1 b
pour l'un et 2a et 2b pour (autre, pour l'entrée etlou la sortie d'un fluide
de commande. L'actionneur 1 peut étre un vérin 1 à double effet dont on
doit pouvoir inverser le sens de déplacement de la tige 3 alors que
l'actionneur 2 peut être un moteur hydraulique 2 susmentionné ou, le cas
échéant par exemple un vérin à simple effet (non représenté) dont la tige
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doit fournir constamment une poussée dans un méme sens.
Deux conduites 6 et 7 sont raccordées aux deux
actionneurs 1 et 2 et sont agencées pour que l'une amène un fluide sous
pression à un raccord respectif de chaque actionneur tandis que l'autre
en évacue le fluide à (autre raccord respectif, et inversement, de
manière à ce qu'un des actionneurs, notamment le vérin 1, puisse être
commandé pour produire sélectivement un mouvement dans un sens
ainsi que dans un sens inverse. Une vanne d'inversion sélective (non
représentée) est prévue pour inverser en amont, entre les deux
conduites 6 et 7, l'alimentation en fluide sous pression et l'évacuation du
fluide, afin de commander le sens du mouvement dudit vérin 1.
Pour atteindre le but recherché expliqué ci-dessus, le
dispositif de (invention comporte au moins un moyen de détection 8
sensible à une différence de pression entre le fluide sous pression et le
fluide évacué et, entre la vanne d'inversion précitée et l'autre actionneur
2, en l'occurrence le moteur 2, un moyen d'inversion auxiliaire 9 agencé
pour recevoir une commande du moyen de détection 8 et pour raccorder
automatiquement, en fonction de cette commande, la conduite 6, 7
alimentée à ce moment en fluide sous pression à un seul et mëme
raccord 2a déterminé du moteur 2.
Comme déjà annoncé ci-dessus, les moyen de détection 8
et moyen d'inversion auxiliaire 9 (figure 1 ) peuvent être
avantageusement combinés en un système de quatre soupapes de
retenue 12 agencées pour s'ouvrir dans un sens et se fermer dans l'autre
sens d'écoulement du fluide. Ces soupapes 12 connues, schématisées
dans la figure 1, peuvent consister chacune, comme le sait l'homme de
métier, en un corps qui présente un orifice d'entrée et un orifice de sortie
pour du fluide hydraulique et dans lequel sont disposés une bille formant
la soupape proprement dite et un ressort positionnant la bille contre un
siège de soupape.
Dans ce système, une première soupape 12a et une
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seconde soupape 12b sont raccordées par un de leurs orifices à une
première des deux conduites, par exemple la conduite 6 : la première
soupape 12a dans un sens passant et la seconde 12b dans un sens
bloquant pour du fluide venant de cette première conduite 6. Une
troisième soupape 12c et une quatrième soupape 12d sont raccordées
par un de leurs orifices à la seconde conduite 7 : la troisième soupape
12c dans un sens bloquant et la quatrième soupape 12d dans un sens
passant pour du fluide venant de la seconde conduite 7.
Les première et quatrième soupapes 12a, 12d sont alors
raccordées par leur autre orifice respectif à un raccord choisi, par
exemple le raccord 2a, du second actionneur ou moteur hydraulique 2.
Les seconde et troisième soupapes 12c, 12d sont raccordées également
par leur autre orifice respectif à (autre raccord 2b du second actionneur
2.
L'homme de métier peut suivre sur la figure 1 le
fonctionnement du système de soupapes 12. Arrivant de la vanne
d'inversion commandée par exemple par le conducteur du dispositif, le
fluide sous pression s'écoule, suivant la flèche 13 en trait plein, par la
conduite 6. II s'en va ainsi non seulement vers le raccord 1 a du vérin 1,
afin de provoquer une sortie de la tige 3, mais également vers le système
des soupapes 12. La soupape 12b bloque le passage tandis que la
soupape 12a laisse le fluide sous pression atteindre le raccord 2a, du
moteur 2, correspondant à un sens de rotation de forage pour la méche
du cas d'exemple mentionné plus haut. La soupape 12d empéche que le
fluide sous pression s'échappe vers la conduite 7 qui sert de conduite de
retour. Le fluide qui quitte le moteur 2 par son raccord 2b arrive à la
bifurcation de la soupape 12b, bloquée fermée par le fluide sous
pression venant de la conduite 6, et de la soupape 12c qui le laisse
s'échapper vers la conduite 7 en tant que fluide évacué.
A la suite de l'inversion de la vanne d'inversion par le
conducteur, le fluide sous pression arrive par la conduite 7, suivant la
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flèche 14 en trait interrompu. II s'en va alors vers le raccord 1 b du vérin 1
pour provoquer la rentrée de la tige 3. II arrive en méme temps à la
bifurcation vers la soupape 12c qui lui bloque le passage et à la soupape
12d qui lui autorise un passage vers le raccord 2a, du moteur 2,
correspondant au sens de rotation de forage. La soupape 12a empéche
que le fluide sous pression s'échappe vers la conduite 6 qui sert de
conduite de retour. Le fluide qui quitte le moteur 2 par le raccord 2b
arrive à la bifurcation de la soupape 12c, bloquée fermée par le fluide
sous pression venant de la conduite 7, et de la soupape 12b qui le laisse
s'échapper vers la conduite 6 en tant que fluide évacué. Ceci démontre
que le but recherché est atteint.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention (figure 2),
le dispositif peut comporter, comme moyen de détection 8 pour captes la
pression du fluide sous pression par rapport à celle du fluide évacué, au
moins une vanne de pilotage 15 branchée sur une des deux conduites,
par exemple la conduite 6 suivant le dessin. Le moyen d'inversion
auxiliaire peut alors étre une vanne 16 à deux positions, une position
pour un raccordement parallèle et une position pour un raccordement
croisé des deux conduites 6, 7 aux deux raccords 2a et 2b du moteur 2.
Les symboles de la vanne 16 représentés aux dessins en expliquent le
type.
Lorsque la vanne de pilotage 15 détecte dans la conduite 6
la pression du fluide sous pression supérieure à celle du fluide évacué,
elle commande la vanne d'inversion auxiliaire 16 pour que celle-ci
branche (position 16a), d'une part, la conduite 6 et le raccord 2a et,
d'autre part, le raccord 2b et la conduite 7 qui sert alors à (évacuation.
Lorsque la vanne de pilotage 15 détecte dans la conduite 6 la pression
du fluide évacué inférieure à celle du fluide sous pression, elle
commande la vanne d'inversion auxiliaïre 16 pour que celle-ci branche
(position 16b), d'une part, la conduite 7 et le raccord 2a et, d'autre part,
le raccord 2b et la conduite 6 qui sert alors à l'évacuation.
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Dans une variante de l'invention, le moyen de détection 8
peut âtre (figure 3) un comparateur de pression 19 à deux entrées 19a et
19b pour un signal de pression respectif et à une sortie de commande
19c, rentrée 19a étant raccordée à la conduite 6 et l'entrée 19b à la
conduite 7 pour en capter les pressions respectives. La sortie de
commande 19c est raccordée, éventuellement par l'intermédiaire d'une
vanne de pilotage, à une vanne à deux positions 16 semblable à celle
qui vient d'âtre décrite, pour obtenir un fonctionnement du même genre.
Dans une autre variante de l'invention, le moyen de
détection 8 ou comparateur de pression peut être (figure 4) formé par
deux vannes de pilotage 21 agencées pour que chacune capte la
pression d'une conduite 6 ou 7 respective des deux conduites précitées.
Les vannes de pilotage 21 peuvent .commander, également dans ce .bas,
une vanne à deux positions 16 décrite ci-dessus. On pourrait cependant
préférer dans cette variante une vanne (non représentée) comprenant
une troisième position dans laquelle, lorsque les deux vannes de pilotage
21 captent une pression de méme orclre dans leur conduite associée, le
passage de fluide entre les deux conduites 6, 7 et le second actionneur 2
est bloqué afin d'éviter un éventuel fonctionnement anormal du dispositif.
II doit âtre entendu que (invention n'est nullement limitée
aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent
être apportées à ces dernières sans sortir du cadre des revendications.
Ainsi, la figure 5 représente une variante supplémentaire
non exhaustive des moyens de détection 8 et d'inversion auxiliaire 9. Les
moyens d'inversion 9 y sont constitués par deux vannes distinctes 22 à
deux positions, une vanne 22 pour chaque conduite 6, 7. Chaque vanne
22 est commandée par une vanne de pilotage 21 associée branchée
pour détecter dans la conduite 6, 7 correspondante la présence du fluide
sous pression ou du fluide évacué et pour régler en conséquence la
position adéquate de la vanne 22 associée. Dans le montage de la figure
5, il apparait que chaque vanne 22 (dont les symboles expliquent le type)
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alimente, en alternance avec l'autre, le moteur 2 ou en permet en
alternance l'évacuation du fluide.
Le dispositif de l'invention peut comporter, de manière
connue et dans un but usuel, un régulateur de débit 23 disposé en amont
du raccord 2a d'alimentation du moteur 2 pour limiter la vitesse de celui-
ci et pour produire une contre pression adéquate afin que le vérin 1
reçoive constamment une pression de commande suffisante pour ses
mouvements de translation en va-et-vient.
Un autre régulateur de débit 24 associé de maniére connue
à une soupape de retenue 25 peut âtre avantageusement disposé en
amont du raccord 1 b du vérin 1 (du côté tige) pour régler la vitesse de
déplacement de la tige 3 en cours de forage.
Des , explications qui précèdent, il apparast clairement
qu'avec les deux conduites 6, 7 on arrive à assurer deux fonctions et
mouvements distincts, soit une rotation dans un seul sens pour
l'actionneur 2 et un mouvement de va-et-vient pour l'actionneur 1, sans
avoir besoin d'une source de commande auxiliaire hydraulique,
pneumatique ou électrique. II suffit que le débit de fluide hydraulique soit
supérieur aux débits cumulés nécessaires pour alimenter les deux
actionneurs.
II est encore à comprendre dans la portée des
revendications que deux ou plusieurs actionneurs 1 peuvent être
branchés en parallèles, de même que deux ou plusieurs actionneurs 2,
dans le circuit de Tune ou l'autre des figures.
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_g_
~gend e des figures
1 actionneur, moteur hydraulique
1 a, raccords de 1
1 b
2 actionneur, vrin double effet
2a, 2b raccords de 2
3 tige de 2
6 conduite
7 conduite
8 moyen de dtection
9 moyen d'inversion
12 soupapes 12a 12d
13 flches en trait plein
14 flches en trait interrompu
vanne de pilotage
15 16 vanne deux positions
16a position "parallle" de 16
16b position "croise" de 16
19 comparateur de pression
19a entre de 19
19b entre de 19
19c sortie de 19
21 vanne de pilotage
22 vanne deux positions
23 rgulateur de dbit
24 rgulateur de dbit
25 soupape de retenue
