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Description PROCEDE POUR L'ACTIONNEMENT D'UN PISTON D'ENTRAINEMENT ET DISPOSITIF EN VUE DE L'EXECUTION DU PROCEDE L'invention concerne un procédé selon le préambule de la revendication 1 ainsi qu'un dispositif selon le préambule de la revendication 6.
Que l'on utilise comme machine de moulage une machine d'injection sous pression dotée d'un piston d'injection comme système d'injection, une machine d'injection sous pression dotée d'une vis ou d'un piston comme tel système ou même une machine de forgeage dotée de pistons d'injection, on rencontre dans chaque cas le problème de devoir maîtriser des conditions contradictoires, à savoir d'une part de devoir réaliser relativement rapidement la commutation de la pression et d'autre part qu'une pression assez élevée agissant brusquement sur les masses à déplacer conduit obligatoirement à des phénomènes d'oscillation qu'il est difficile ou même impossible de maîtriser. La figure 2 de CH-A 668 385 illustre cette situation de manière particulièrement claire.
Lorsque l'on utilise un démultiplicateur de pression, il se pose un autre problème qui réside en ce que son branchement s'effectue relativement vite, ce qui conduit aux difficultés évoquées plus haut, et en ce qu'il est difficile de réaliser une"mise en forme"de la courbe de pression obtenue. On pourrait cependant recourir mieux et plus aisément à des techniques tout à fait modernes si les
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courbes de pression pouvaient être mieux maîtrisées. Des propositions telles que celles de DE-A 23 62 482, qui consistent à réaliser des gradations à l'aide d'une série de vannes, sont extrêmement coûteuses et n'ont donc eu qu'un succès limité.
L'objet de l'invention consiste donc, pour un procédé et un dispositif selon les préambules des revendications 1 et 6, d'améliorer les possibilités de maîtrise de l'évolution de la pression et en particulier d'éviter également des oscillations et variations. Cela s'obtient grâce aux dispositions de parties caractéristiques des revendications 1 et 6.
A première vue, il peut paraître insensé d'exercer sur un seul et même piston des forces mutuellement opposées.
Cependant, d'une part ces forces réduisent la tendance à l'oscillation, et d'autre part, grâce à la possibilité prévue d'ajustement et en particulier de régulation, elles permettent de donner à la courbe de pression une forme en soi quelconque, et en particulier de modifier sa pente, par exemple pour ainsi adapter la courbe de pression aux conditions nécessaires pour la fabrication d'une pièce de forme définie. On peut alors utiliser le dispositif d'ajustement du cylindre d'entraînement simultanément pour l'ajustement de la pression, de telle sorte que de manière absolument surprenante, l'on obtient encore une réduction des coûts de fabrication d'un tel dispositif par comparaison avec le coût de vannes de réglage de la pression selon la technique connue.
Le procédé et le dispositif selon l'invention se simplifient considérablement si la contre-pression est délivrée par le démultiplicateur, la contre-pression étant délivrée par la partie la plus grande du piston
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démultiplicateur, et en particulier par le côté sur lequel la partie la plus petite du piston se raccorde ; par exemple, si la source de fluide sous pression entoure le démultiplicateur et si de préférence un conduit relie l'autre côté du cylindre d'entraînement au côté du piston démultiplicateur auquel se raccorde la partie la plus petite du piston.
Encore qu'ils soient utilisés dans d'autres buts, on connaît de tels conduits dans l'état de la technique, et on peut en citer comme exemples CH-A 486 938 et 486 938 ainsi que DE-A 2 165 325, où il s'agit de ramener le démultiplicateur dans son état initial à l'aide d'un tel conduit lorsque le cycle d'injection est terminé. Avec ces dispositifs connus, il n'est pas possible d'exercer une force de réaction sur le piston d'entraînement, parce que le clapet anti-retour qui y est prévu se ferme dans cette direction.
Pour cette raison, une telle solution pour le renvoi du piston du démultiplicateur serait impossible dans un mode de réalisation selon l'invention ; par ailleurs, ces circuits connus de renvoi posent d'une certaine manière le problème de permettre l'établissement d'une pression incontrôlable, raison pour laquelle on sélectionne plutôt une solution recourant à un renvoi mécanique du démultiplicateur, par exemple selon DE-B 2 017 951, ou à un renvoi hydraulique selon DE-A 1 804 261 ou GB-A 2 198 081.
D'autres détails de l'invention ressortiront à la lecture de la description ci-dessous d'exemples de réalisation représentés schématiquement dans le dessin. Dans ce dernier : les figures 1 à 5 représentent différents modes de réalisation selon l'invention, et
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la figure 6 représente un exemple d'une vanne proportionnelle sur laquelle s'applique de préférence la régulation selon l'invention.
Dans la figure 1, un piston d'injection 1 (qui sert par exemple de système d'injection dans une machine d'injection sous pression), relié à un système de mesure du déplacement 2, est entraîné par l'intermédiaire d'une tige de piston 3 par un piston d'entraînement 4 qui peut coulisser dans un cylindre d'entraînement 5. De manière connue et qui ne sera donc pas décrite ici en détail, le déplacement du cylindre d'entraînement est de préférence commandé par une vanne proportionnelle 7 raccordée à un conduit d'échappement (échappement pendant le cycle d'injection) ou par les signaux transmis par l'intermédiaire de son aimant 8.
De préférence, la vanne 7 assure également l'ajustement de la pression dans la chambre de cylindre 9 située du côté du piston d'injection 1. Par conséquent, deux conduits 10 et 11 sont prévus du côté de la sortie de la vanne 7, le conduit 10 conduisant directement à un réservoir de fluide sous pression T et le conduit 11 étant en revanche raccordé à une pompe P ou à une autre source de fluide sous pression (par exemple un accumulateur de pression).
Des convertisseurs pression-signal électrique 13,14 sont raccordés à la chambre de cylindre 9 et à la chambre de cylindre 12 qui lui est opposée.
En fonction de la pression mesurée par au moins l'un des convertisseurs 13 ou 14, on peut brancher de manière connue un piston démultiplicateur 15 en vue d'augmenter la pression. Ce piston démultiplicateur 15 peut présenter une structure connue, en soi quelconque. Par conséquent, il présente une partie de piston 16 de plus grand diamètre à
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laquelle se raccorde une partie de piston 17 de plus petit diamètre, qui peuvent toutes deux coulisser dans des parties de cylindre 18 et 19 d'un cylindre démultiplicateur 20. Un accumulateur de pression 21, qui peut être libéré ou bloqué par une vanne d'arrêt 22 commandée par le signal d'au moins l'un des convertisseurs 13 ou 14, est branché en série sur le piston démultiplicateur 15.
Lorsqu'ainsi, l'accumulateur de pression 21 étant libéré (c'est-à-dire que la vanne 22 est déplacée vers la gauche dans la figure 1), la partie plus petite du piston 17 délivre une pression dans un conduit 23 et donc dans la chambre de cylindre 12, du fluide sous pression est refoulé dans la chambre de cylindre opposée 9. Ce fluide sous pression ne peut s'échapper dans le réservoir T par la vanne 7 que dans la mesure du réglage de la vanne proportionnelle 7. Suivant la position du corps de vanne correspondant, il s'établit dans la chambre 9 une pression qui s'oppose à la pression dans la chambre 12, de telle sorte que la piston d'entraînement 4 est"serré"entre ces pressions mutuellement opposées, et sa tendance à osciller se réduit.
On comprend donc qu'il serait en soi possible de créer cette contre-pression par une source distincte de fluide sous pression, mais pour des raisons de coût et de fonctionnement, il est préférable d'envisager pour ce faire d'utiliser le démultiplicateur 15 et son cylindre 20.
De plus, la pression qui s'est établie dans la chambre 9 peut être renvoyée par un conduit 24 pour agir sur le piston démultiplicateur 15. Cela s'effectue de manière adéquate en reliant par le conduit 24 la chambre 9 au côté du piston démultiplicateur 15 auquel se raccorde la partie plus petite du piston 17, c'est-à-dire à l'espace
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annulaire de la partie 18 du cylindre. Ainsi qu'on peut le voir, le conduit 24 peut être un simple conduit dépourvu d'accessoires coûteux. Il permet de réaliser une régulation automatique de la pression du démultiplicateur à partir de la seule vanne proportionnelle 7 de régulation de la pression, qui remplit ainsi deux fonctions simultanées.
Le mode de réalisation de la figure 2 est similaire à celui de la figure 1, à la seule différence qu'une vanne de commutation 25 est prévue dans le conduit 24. On a alors la possibilité de ne libérer la communication par l'intermédiaire du conduit 24 qu'après qu'un événement défini, par exemple le branchement du piston démultiplicateur 15, se soit produit.
Alors que la figure 3 représente un mode de réalisation similaire à celui de la figure 1, c'est-à-dire avec un simple conduit 24 entre la chambre de cylindre 9 du cylindre d'entraînement 5 et le cylindre 20 du piston démultiplicateur 15, la figure 4 illustre un agencement similaire à celui de la figure 2, dans lequel la vanne 25 est représentée dans un mode de réalisation spécial. Les deux figures 3 et 4 se distinguent des figures 1 et 2 principalement en ce que le piston démultiplicateur 15 et l'accumulateur 21 sont disposés en parallèle, ce qui est également connu en soi. Par conséquent, un clapet antiretour 22', éventuellement débranchable, est prévu à la sortie de l'accumulateur 21, alors qu'une vanne de commutation 28 est prévue à la sortie du cylindre démultiplicateur 20.
Ainsi qu'on peut le voir dans la figure 4, l'aimant de la vanne de commutation 25 est commandé par l'intermédiaire d'un conducteur 26. Le conducteur 26 peut être en même
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temps relié à la vanne 28 de telle sorte que les vannes 25 et 28 soient branchées simultanément. Un des aimants des vannes 25 et 28 peut être configuré comme relais de temporisation, éventuellement à temporisation réglable, de manière à obtenir une certaine temporisation entre les opérations de commutation.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 4, le conducteur 26 est relié à un dispositif de commande programmée 27 qui contient par exemple une courbe de pression de consigne. si on le souhaite, l'étage de commande 27 destinée à commuter les vannes 25 et 28 à des instants différents peut également être relié aux deux vannes 25 et 28 par des conducteurs distincts. En outre, l'étage programmé 27 commande également, au moyen d'un conducteur 29, l'évolution de la pression et de la vitesse du piston d'entraînement 4 par l'intermédiaire de la vanne proportionnelle 7. Il est évident que les sorties des convertisseurs 13 et 14 sont reliées (de manière non représentée) à l'étage programmé 27, pour lui permettre d'effectuer ses comparaisons entre la pression effective et la pression de consigne.
La possibilité de sélection de l'instant de commutation de la vanne 25 permet de modifier au choix l'évolution dans le temps de la courbe de pression du piston d'injection 1, alors qu'en revanche la courbe de pression est commandée par l'intermédiaire de la vanne 7. D e cette manière, il est possible d'ajuster et de réguler également la pente de la courbe de pression. Indiquons cependant qu'il existe une possibilité de perturbation dans les exemples de réalisation représentés, par le fait que si une fuite survenait sur le piston démultiplicateur 15 ou le cylindre démultiplicateur 20, l'évolution de la pression ne pourrait plus être déterminée préalablement de manière
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exacte.
Pour éliminer de telles perturbations, il est indiqué de prévoir un clapet anti-retour 30 s'ouvrant sur le cylindre d'entraînement 5. On pourra de préférence combiner ce clapet anti-retour 30 à la vanne de commutation 25, par exemple en l'incorporant directement dans cette dernière en vue de sa libération. Il est donc préférable de prévoir un agencement de vannes comportant la combinaison des vannes 25 et 30.
Bien que des vannes proportionnelles 7 du type décrit au début, à savoir avec régulation simultanée de l'échappement et de la pression, soient connues en soi, pour permettre une meilleure compréhension nous allons en décrire une à l'aide de la figure 6. Dans cette figure, on a largement repris les références numériques de la figure 1, de telle sorte que l'on pourra se référer à la description détaillée de cette dernière. On voit qu'à l'intérieur d'un boîtier de vanne 31 est prévu un corps de vanne 32 doté de deux saillies 33 et 34, parmi lesquelles la saillie 33 commande la pression en libérant plus ou moins largement le conduit 11 conduisant à la source de fluide sous pression P, et la saillie 34 commande l'échappement du fluide sous pression de la chambre de cylindre 9 (figure 1) vers le réservoir T par le conduit 10.
Cela signifie que lorsque le conduit 10 est fermé par la saillie 34, la poursuite du déplacement de l'organe de vanne 32 permet d'ajuster la pression dans la chambre de cylindre 9 par la saillie 33 qui libère plus ou moins largement le conduit 11. En pratique, si on la compare à un circuit électronique, cette vanne fonctionne comme un diviseur de tension doté de deux résistances, représentées par la position des saillies 33,34, et d'une dérivation commune centrale représentée par le conduit 6.
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A la lecture de la description ci-dessus de modes de réalisation préférés de l'invention, on comprend cependant que de nombreuses variantes sont possibles tout en restant à l'intérieur de la portée de l'invention ;
par exemple, le conduit 24 pourrait être raccordé à une source de fluide sous pression distincte, mais dont la pression dépend opportunément de la pression dans le cylindre 20. Il n'est pas davantage nécessaire dans tous les cas que le conduit 24 soit raccordé sur l'espace annulaire entourant la partie plus petite du piston 17 dans la partie 18 du cylindre, même si cela permet en général la structure la plus simple. Il est en outre évident que, bien que l'on ait décrit l'invention à propos d'un piston d'injection 1 d'une machine d'injection sous pression, tout autre système d'injection pourrait être en principe commandé de la manière selon l'invention.
Indiquons ici que bien que ce que l'on souhaite soit en général une régulation, et en particulier une régulation en temps réel du déplacement du piston d'injection, il est possible de réaliser dans le cadre de l'invention une pure commande et en général également une"régulation". De même, au lieu d'une vanne 7 commandant l'échappement, on pourrait prévoir pour la commande de la pression un dispositif distinct de réglage de la pression. L'effet de serrage sur le piston d'entraînement 4 sera alors évidemment le plus précis lorsqu'il a lieu exactement en même temps que l'application de la force du piston démultiplicateur 15, mais il est suffisant qu'il ait lieu"essentiellement"en même temps, c'est-à-dire avec de légers écarts.
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Description PROCESS FOR ACTUATING A DRIVE PISTON AND DEVICE FOR PERFORMING THE PROCESS The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 as well as a device according to the preamble of claim 6.
Whether a pressure injection machine with an injection piston as an injection system is used as a molding machine, a pressure injection machine with a screw or a piston with such a system or even a forging machine equipped with injection pistons, in each case there is the problem of having to master contradictory conditions, namely on the one hand having to carry out the switching of the pressure relatively quickly and on the other hand that a fairly high pressure acting suddenly on the masses to be moved necessarily leads to oscillation phenomena which it is difficult or even impossible to control. Figure 2 of CH-A 668 385 illustrates this situation in a particularly clear manner.
When using a pressure reducer, another problem arises which resides in that its connection is carried out relatively quickly, which leads to the difficulties mentioned above, and in that it is difficult to carry out a " shaping "of the pressure curve obtained. However, modern techniques could be better and easier to use if the
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pressure curves could be better controlled. Proposals such as those of DE-A 23 62 482, which consist in making gradations using a series of valves, are extremely expensive and have therefore had only limited success.
The object of the invention therefore consists, for a method and a device according to the preambles of claims 1 and 6, of improving the possibilities of controlling the evolution of the pressure and in particular also of avoiding oscillations and variations. . This is achieved by the provisions of characteristic parts of claims 1 and 6.
At first glance, it may seem foolish to exert mutually opposite forces on a single piston.
However, on the one hand these forces reduce the tendency to oscillate, and on the other hand, thanks to the planned possibility of adjustment and in particular of regulation, they make it possible to give the pressure curve any shape whatsoever. , and in particular to modify its slope, for example to thus adapt the pressure curve to the conditions necessary for the manufacture of a part of defined shape. It is then possible to use the device for adjusting the drive cylinder simultaneously for adjusting the pressure, so that, absolutely surprisingly, a reduction in the manufacturing costs of such a device is again obtained by comparison with the cost of pressure adjustment valves according to the known technique.
The method and the device according to the invention are considerably simplified if the back pressure is delivered by the reducer, the back pressure being delivered by the largest part of the piston.
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reduction gear, and in particular by the side on which the smallest part of the piston is connected; for example, if the source of pressurized fluid surrounds the reduction gear and if preferably a duct connects the other side of the drive cylinder to the side of the reduction piston to which the smallest part of the piston is connected.
Although they are used for other purposes, such conduits are known in the state of the art, and one can cite as examples CH-A 486 938 and 486 938 as well as DE-A 2 165 325, where it is a question of returning the reduction gear to its initial state using such a conduit when the injection cycle is finished. With these known devices, it is not possible to exert a reaction force on the drive piston, because the non-return valve provided therein closes in this direction.
For this reason, such a solution for returning the multiplier piston would be impossible in an embodiment according to the invention; moreover, these known return circuits pose in a certain way the problem of allowing the establishment of an uncontrollable pressure, which is why a solution is resorted to using mechanical reduction of the reduction gear, for example according to DE-B 2 017 951, or to a hydraulic gearbox according to DE-A 1 804 261 or GB-A 2 198 081.
Other details of the invention will emerge on reading the description below of embodiments shown schematically in the drawing. In the latter: FIGS. 1 to 5 represent different embodiments according to the invention, and
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FIG. 6 represents an example of a proportional valve to which the regulation according to the invention preferably applies.
In FIG. 1, an injection piston 1 (which serves, for example, as an injection system in a pressure injection machine), connected to a displacement measurement system 2, is driven by means of a piston rod 3 by a drive piston 4 which can slide in a drive cylinder 5. In a known manner and which will therefore not be described here in detail, the movement of the drive cylinder is preferably controlled by a valve proportional 7 connected to an exhaust pipe (exhaust during the injection cycle) or by the signals transmitted via its magnet 8.
Preferably, the valve 7 also ensures the adjustment of the pressure in the cylinder chamber 9 situated on the side of the injection piston 1. Consequently, two conduits 10 and 11 are provided on the side of the outlet of the valve 7, the conduit 10 leading directly to a reservoir of fluid under pressure T and the conduit 11 being on the other hand connected to a pump P or to another source of fluid under pressure (for example a pressure accumulator).
Electric pressure-signal converters 13, 14 are connected to the cylinder chamber 9 and to the cylinder chamber 12 opposite it.
Depending on the pressure measured by at least one of the converters 13 or 14, it is possible to connect in a known manner a multiplier piston 15 in order to increase the pressure. This multiplier piston 15 can have a known structure, in itself any. Consequently, it has a piston part 16 of larger diameter at
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which is connected to a piston part 17 of smaller diameter, which can both slide in cylinder parts 18 and 19 of a reduction cylinder 20. A pressure accumulator 21, which can be released or blocked by a valve stop 22 controlled by the signal from at least one of the converters 13 or 14, is connected in series with the reduction piston 15.
When thus, the pressure accumulator 21 being released (that is to say that the valve 22 is moved to the left in FIG. 1), the smaller part of the piston 17 delivers pressure in a conduit 23 and therefore in the cylinder chamber 12, pressurized fluid is discharged into the opposite cylinder chamber 9. This pressurized fluid can escape into the tank T through the valve 7 only in proportion to the adjustment of the proportional valve 7 Depending on the position of the corresponding valve body, a pressure is established in the chamber 9 which opposes the pressure in the chamber 12, so that the drive piston 4 is "clamped" between these pressures mutually. opposite, and its tendency to oscillate is reduced.
We therefore understand that it would in itself be possible to create this back pressure by a separate source of pressurized fluid, but for reasons of cost and operation, it is preferable to consider using the reduction gear 15 to do this. and its cylinder 20.
In addition, the pressure which is established in the chamber 9 can be returned by a conduit 24 to act on the multiplying piston 15. This is done adequately by connecting via the conduit 24 the chamber 9 to the side of the multiplying piston 15 to which the smaller part of the piston 17 is connected, that is to say to the space
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annular part 18 of the cylinder. As can be seen, the conduit 24 can be a simple conduit devoid of expensive accessories. It allows automatic regulation of the reduction pressure from the single proportional pressure control valve 7, which thus fulfills two simultaneous functions.
The embodiment of FIG. 2 is similar to that of FIG. 1, with the only difference that a switching valve 25 is provided in the conduit 24. It is then possible to release the communication via the conduit 24 that after a defined event, for example the connection of the multiplier piston 15, has occurred.
While FIG. 3 represents an embodiment similar to that of FIG. 1, that is to say with a simple conduit 24 between the cylinder chamber 9 of the drive cylinder 5 and the cylinder 20 of the reduction piston 15 , Figure 4 illustrates an arrangement similar to that of Figure 2, in which the valve 25 is shown in a special embodiment. The two Figures 3 and 4 differ from Figures 1 and 2 mainly in that the reduction piston 15 and the accumulator 21 are arranged in parallel, which is also known per se. Consequently, a non-return valve 22 ′, possibly disconnectable, is provided at the outlet of the accumulator 21, while a switching valve 28 is provided at the outlet of the reduction cylinder 20.
As can be seen in FIG. 4, the magnet of the switching valve 25 is controlled by means of a conductor 26. The conductor 26 can be at the same
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time connected to valve 28 so that valves 25 and 28 are connected simultaneously. One of the magnets of valves 25 and 28 can be configured as a timing relay, possibly with adjustable timing, so as to obtain a certain timing between switching operations.
In the embodiment of Figure 4, the conductor 26 is connected to a programmed control device 27 which contains for example a set pressure curve. if desired, the control stage 27 intended to switch the valves 25 and 28 at different times can also be connected to the two valves 25 and 28 by separate conductors. In addition, the programmed stage 27 also controls, by means of a conductor 29, the development of the pressure and the speed of the drive piston 4 via the proportional valve 7. It is obvious that the outputs of the converters 13 and 14 are connected (not shown) to the programmed stage 27, to allow it to make its comparisons between the actual pressure and the set pressure.
The possibility of selecting the switching instant of the valve 25 makes it possible to modify, as desired, the development over time of the pressure curve of the injection piston 1, while on the other hand the pressure curve is controlled by l 'through the valve 7. In this way, it is possible to adjust and also regulate the slope of the pressure curve. However, it should be noted that there is a possibility of disturbance in the embodiments shown, by the fact that if a leak occurs on the reduction piston 15 or the reduction cylinder 20, the change in pressure could no longer be determined beforehand so
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exact.
To eliminate such disturbances, it is advisable to provide a non-return valve 30 opening onto the drive cylinder 5. It is preferably possible to combine this non-return valve 30 with the switching valve 25, for example in l 'incorporating directly into the latter for his release. It is therefore preferable to provide an arrangement of valves comprising the combination of valves 25 and 30.
Although proportional valves 7 of the type described at the beginning, namely with simultaneous regulation of the exhaust and of the pressure, are known per se, to allow a better understanding we will describe one with the help of FIG. 6. In this figure, the numerical references of FIG. 1 have been widely used, so that one can refer to the detailed description of the latter. It can be seen that inside a valve housing 31 is provided a valve body 32 provided with two projections 33 and 34, among which the projection 33 controls the pressure by more or less releasing the conduit 11 leading to the source of pressurized fluid P, and the projection 34 controls the escape of the pressurized fluid from the cylinder chamber 9 (FIG. 1) towards the tank T via the conduit 10.
This means that when the duct 10 is closed by the projection 34, the continued movement of the valve member 32 makes it possible to adjust the pressure in the cylinder chamber 9 by the projection 33 which more or less releases the duct 11 In practice, if it is compared to an electronic circuit, this valve functions as a voltage divider provided with two resistors, represented by the position of the projections 33, 34, and with a common central bypass represented by the conduit 6.
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On reading the above description of preferred embodiments of the invention, it will however be understood that many variants are possible while remaining within the scope of the invention;
for example, the conduit 24 could be connected to a source of fluid under separate pressure, but the pressure of which depends expediently on the pressure in the cylinder 20. Nor is it necessary in all cases that the conduit 24 be connected to the annular space surrounding the smaller part of the piston 17 in the part 18 of the cylinder, even if this generally allows the simplest structure. It is also obvious that, although the invention has been described with respect to an injection piston 1 of a pressure injection machine, any other injection system could in principle be controlled from the manner according to the invention.
Let us indicate here that although what is desired is generally a regulation, and in particular a real-time regulation of the displacement of the injection piston, it is possible within the framework of the invention to carry out a pure control and in generally also a "regulation". Similarly, instead of a valve 7 controlling the exhaust, one could provide for pressure control a separate pressure adjustment device. The clamping effect on the drive piston 4 will then obviously be the most precise when it takes place exactly at the same time as the application of the force of the reduction piston 15, but it is sufficient that it takes place "essentially "at the same time, that is to say with slight deviations.