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La présente invention a pour objet un dispositif assurant l'éga- lité des déplacements produits par deux cylindres moteurs hydrauliques, en particulier pour la commande des pinces à ballot dans les engins de levage.
Si l'on actionne simultanément au moyen d'une source d'huile sous pression deux pistons hydrauliques moteurs de même dimensions, ce n'est que très rarement , en raison des différences de frottement des pistons ou des résistances,que l'on peut obtenir l'égalité des déplacements des deux pistons même si ces pistons se déplacent sans être soumis à une charge ou bien s'ils sont soumis à des charges égales.
Cette inégalité des déplacements des pistons limite dans bien des cas les possibilités d'emploi de systèmes hydrauliques simples à deux pistons, tels qu'on les emploie par exemple pour les pinces à commande hydrau- lique des pinces à ballot d'engins de transport et de manutention.. Dans ces dispositifs, en raison de leur construction grossière, s'ajoute encore ce fait que le frottement des deux bras de préhension dans leurs guides peut différer assez, pour que le bras de préhension qui rencontre la plus faible résistance au frottement, exécute sa course avant que le bras de préhension, qui rencon- tre la plus grande résistance ne commence même à se mouvoir.
Il en résulte non seulement une perte de temps, mais encore cela est un inconvénient lorsqu'on doit saisir à l'aide de la pince un fardeau qui est étroitement entouré d'autres fardeaux, si bien que la pince ne peut être ouverte beaucoup plus que de la largeur du fardeau à saisir, si l'on veut que la pince ainsi ouverte puisse s'engager dans les intervalles étroits de cha- que o8té dudit fardeau.
Si par exemple la largeur du fardeau à saisir est à peu près la moitié de la course d'ouverture totale de la pince et si les deux bras de celle-ci partent de leur position la plus rapprochée de telle façon, que seul un bras se déplace tandis que l'autre reste d'abord immobile en rai- son des -influences mentionnées, on ne peut atteindre l'ouverture de pince né- cessaire à la préhension du fardeau que lorsque le bras en mouvement a atteint sa position la plus extérieure, de telle sorte que le robinet de commande étant maintenu dans la même position, le bras d'abord immobile commence à se déplacer.
Et cependant on ne peut pas ouvrir davantage la pince sinon cel- le-ci ne pourrait pas être engagée dans les intervalles entre fardeaux, si bien que le véhicule doit se placer par rapport à celu-ci, de telle façon que le fardeau à saisir se trouve excentré par rapport à l'axe de l'engip de la différence d'ouverture des deux bras de la pince.
Pour obtenir des déplacements égaux des deux bras de préhension on a déjà proposé des dispositifs mécaniques, dans lesquels par exemple chaque bras de pince porte une tige à crémaillère, les deux tiges à crémaillère étant accouplées par un pignono Ceci assure bien aux deux bras de préhension l'égalité de leurs déplacements; mais un tel dispositif déplacements égaux obli- gés a cependant également des inconvénients importantso C'est ainsi par exem- ple qu'il est nécessaire de se présenter ävec le véhicule équipé de ladite pince à ballot exactement au centre du fardeau, pour rendre possible une pré- hension sans obstacle de ce dernier, car ce n'est que dans ce cas que les deux bras viennent en contact avec le fardeau en même temps.
Or une telle manière de faire n'est pas possible dans tous les cas, si bien qu'en général un bras de pince vient avant l'autre au contact du fardeau. Des forces latérales im- portantes sont alors appliquées au véhicule et au fardeau, si bien que le far- deau est ripé latéralement sur le sol ou bien, oeil s'agit d'une charge élevée, le véhicule lui-même peut être' ripé latéralement.
La présente invention a pour objet un dispositif, qui assure l'éga- lité des déplacements produits par les deux cylindres moteurs et par suite des dépècements des deux bras de la pince sans présenter les inconvénients des dispositifs mécaniques mentionnés.
Suivant l'invention ceci est obtenu par un dispositif hydraulique, dans lequel la différence des vitesses de l'huile, qui pénètre dans la chambres
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des cylindres ou de l'huile qui en sort détermine des effets différentiels, qui par des moyens appropriés modifient l'écoulement de l'huile dans le Siens d'un équilibrage des deux vitesseso
Les effets différentiels mentionnés peuvent consister en des différences de pression mais il est également possible pour le but ,que se propose l'invention de faire appel aux différences de frottement, qui résultent des différences de vitesse.
Comme moyen pour modifier l'arricée d'huile on dispose dans les conduits allant à l'une des chambres de chacun des deux cylindres des organes d'étranglement de section , qui sont sous la commande des effets différentiels mentionnés. Comme organes d'étranglement on peut utiliser ici utilement des pistons avec un prolongement conique allongé, au moyen duquel on obtient de manière connue l'étranglement.
Dans un dispositif fonctionnant sous pression différentielle on prévoit spécialement des sections de mesure , auxquelles on emprunte les pressions statiques selon la vitesse de l'huile en circulation. Ces pressions sont transmises à des chambres de commande spéciales, dans lesquelles elles agissent, soit directement, soit indirectement sur les organes d'étranglement.
Le piston d'étranglement peut, surtout s'il s'agit de vitesses de circulation d'huile élevées, être commandé directement par la pression différentielle produite, les pressions agissant de préférence sur les deux faces frontales du piston.
Lorsque la vitesse de circulation d'huile est faible, les pressions sont appliquées utilement aux deux faces d'un élément d'actionnement, se présentant sous forme d'une membrane par exemple, auquel les pistons d'étranglement peuvent être liés directemento Les pistons sont ici de préférence coa- xiaux à l'élément d'actionnement.
Une autre augmentation de sensibilité du dispositif, qui assure également un fonctionnement irréprochable même pour de faibles vitesses de circulation d'huile, est obtenue par le fait que le dispositif est lié à un dispositif servo-moteur, qui assure le déplacement du piston d'étranglement par un milieu sous pression en fonction dû mouvement de la membrane.
L'invention est illustrée à titre d'exemple par le dessin annexé et sera décrite en détail dans ce qui suit,
La figure 1 montre le schéma de connexion d'un système hydraulique pour la commande de pinces à ballot comprenant un dispositif d'équilibrage hydraulique, qui assure des déplacements égaux des bras à l'ouverture de la pince;
La figure 2 montre le même schéma avec deux dispositifs d'équilibrage hydraulique, l'égalité des déplacements étant assurée également à la fermeture de la pince;
La figure 3 représente en coupe une forme d'exécution du dispositif d'équilibrage hydraulique suivant l'invention; la figure 4 représente un dispositif d'équilibrage hydraulique avec servo-commande pour l'utilisation de faibles vitesses de circulation d'huile.
Dans le système hydraulique qui est représenté à la figure 1, l'huile sous pression, qui sort de la pompe de pression 12, traverse un dispositif de commande hydraulique 14.
Pour la position médiane du levier de commande du dispositif de commande hydraulique 14 l'huile retourne de préférence sous pression par le tuyau 16 au réservoir d'huilea Lorsque le levier de commande du dispositif de commande hydraulique est amené à l'une ou l'autre des positions de travail, l'huile sous pression passe de manière connue, soit vers le tuyau 18, soit
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vers le tuyau 20.
Le tuyau 18 aboutit à la chambre annulaire située d'un coté de chacun des pistons 6 et 8,tandis que le tuyau 20 débouche d'abord dans le dispositif d'équilibrage hydraulique 22. De ce dispositif d'équilibrage par- tent un tuyau 24 et un tuyau 26 conduisant aux faces de travail pleines des pistons 6 et 8.
A la figure 2, sur le tuyau 18 aboutissant aux chambres annulai- res des cylindres est intercalé également un disppsitif d'équilibrage hydrau- lique 30. A l'aide de ce dispositif d'équilibrage 30 on assure également l'é- galité des déplacements des bras des pinces à ballot à la fermeture.
Dans le dispositif d'équilibrage hydraulique que représente la figure 3, le liquide sous pression, qui arrive par le tuyau 20 en provenance du dispositif de commande hydraulique 14, entre par un raccord 120 dans un conduit transversal 180. De là le milieu sous pression'parvient parvint par les portions de conduits de même section 172, 174, dans'les gorges annulaires
170, 171 d'une chemise 134 d'un dispositif d'étranglement. Ces gorges sont reliées, par des perçages également répartis sur la périphérie 164, 166, avec l'intérieur de la chemise du dispositif d'étranglement.
Dans la chemise du dispositif d'étranglement se trouve le piston d'étranglement 152, qui peut se déplacer facilement en direction axiale et qui présente de part et d'autre de sa partie médiane des prolongements coni- ques 154, 158. Entre les extrémités extérieures de ces prolongements coniques et une arête de commande 144, 148 se trouve compris un espace annulaire, 140, 142.
Dans le domaine d'action des cônes d'étranglement 154, 158, la chemise du d ispositif d'étranglement présente à l'extérieur d'autres gorges 129, 132, qui, de même, sont en communication par des perçages 136. 138, également répartis sur la périphérie, avec l'intérieur de la chemise. Ces gorges 129, 132, sont en relation avec les raccordements 124, 126.
La chemise du dispositif d'étranglement est emmanchée à force dans le boîtier 101 du dispositif d'équilibrage hydraulique et est bloquée par bouchons vissés lQ5 et 107, qui forment en même temps les faces extrêmes de l'espace intérieur à la chemise.
Des sections de mesure 172, 174, des perçages appropriés 149, 151 débouchent dans les conduits 145 et 153, qui, dans ce cas, sont à leur tour en communication par les conduits 147, 155 avec des gorges 165 et 167 aux extrémités de la chemise 134. Des perçages 168, 169 font communiquer ces gor- ges avec les chambres de commande 118, 119 des faces extrêmes du piston d'é- tranglement,
Les gorges 129, 132 sont mises en relation par des soupapes 131, 133, 135 , ou 137, 139, 141 avec le perçage 180, dont le rôle sera précisé en détail dans pe qui suit.
Pour l'explication du fonctionnement du dispositif d'équilibrage hydraulique, on supposera que, dans le dispositif commandé selon la figure 1, les pinces doivent être ouvertes.
Par hypothèse le piston d'étranglement 152 du dispositif d'équili- brage est dans sa position moyenne et les deux pistons peuvent se déplacer à la même vitesse. L'huile sous pression entrant par le raccordement 120 se partage dans le perçage 180. De ce perçage s'écoulent à des vitesses égales les mêmes quantités d'huile à travers les sections de mesure 172, 1749 de là par les gorges 170, 171 vers les espaces annulaires 140, 142, et de là le long de la partie du piston qui assure l'étranglement et par les perÇages 136, 138, vers.les gorges 129, 132. De ces gorges le fluide sous pression sort par les raccordements 124,126 et arrive par les tuyaux 24, 26 aux chambres d'actionnement correspondantes des pistons.
Par les perçages 149, 151, on prélève sur les sections de mesure
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la pression statique et par les pergages 153, 155, ou 145, 147, on la fait s'exercer dans les chambres de commande 118, 119, qui se trouvent devant les deux faces frontales du piston d'étranglement.
Aussi longtemps que dans les deux sections de mesure les vitesses sont égales, les pressions statiques sont égales. Les poussées qui s'exercent sur le piston d'étranglement sont égales, si bien que celui-ci n'est soumis à aucune influence qui pourrait modifier sa positiono En ce point on fera toutefois observer que le dispositif d'équilibrage hydraulique doit être monté de façon que le piston d'étranglement se trouve sensiblement en position horizontale, sinon le poids propre du piston fera intervenir des effets de réglage indésirables.
Si maintenant par suite par exemple d'une .résistance plus forte dans les guides, un piston, soit le piston 6, se déplace plus lentement, la vitesse de l'huile sous pression, qui arrive à ce'piston, diminue. De ce fait son écoulement est plus lent dans la section de mesure 172. En conséquence, la pression statique dans cette section de mesure est plus grande. Cette pression est appliquée de la manière, qui a été décrite plus haut, à la cham= bre de commande 119, si bien que le piston d'étranglement se déplace en direc- tion de la chambre 118. De ce fait, l'intervalle à travers lequel le fluide parvient de l'espace annulaire 142 aux perçages 138 est plus faible et la résistance en ce point,s'élève.
En même temps l'intervalle correspondant entre l'espace annulaire 140 et les pergages 136 est augmentée si bien que l'écou- lement en direction du piston 6 du milieu sous pression se trouve facilité.
La nouvelle position du piston d'étranglement détermine une augmentation de pression dans le système jusqu'à ce que la résistance qui s'opposait au mouvement du piston 6 soit surmontéeo Aussitôt que le piston 6 peut à nouveau se déplacer librement, la vitesse de l'huile augmente dans la section de me= sure 172 et la pression diminue dans la chambre de commande 119. Le piston d'étranglement 152 se déplace alors en sens inverse jusqu'à ce que la vites= se dans les deux sections de mesure soit à nouveau égale, c'est-à-dire jusqu'à ce que ce piston se trouve à sa position médiane.
Si le piston 8 ou le guidage correspondant des bras de pince 2 qu'il actionne se heurtaient à une résistance, ce serait l'inverse de ce,qui a été décrit qui se produirait. La pression statique prélevée sur la section de mesure 172 serait donc plus faible que la pression statique de la section de mesure 174 et le piston d'étranglement 152 serait déplacé vers la chambre 119 par la différence de pression. L'arrivée de l'huile sous pression au tuyau 24 serait rendue plus difficile et il en résulterait un équilibrage des vites= ses des pistons.
Dans les bouchons filetés 105, 107,qui immobilisent la chemise 134 du dispositif d'étranglement dans le boîtier 101 sont rapportées des vis de réglage 160, 162, qui permettent de régler l'amplitude maximum de mouvement du piston d'étranglement. Ces vis de réglage sont assurées contre une sortie d'huile sous pression par des écrous borgnes 161 prenant appui sur des rondelles d'étanchéité 159 contre les bouchons filetés 105, 107. Au moyen des vis de réglage 160, 162, on peut régler le mouvement du piston d'étranglement suivant les desideratas. Plus est petit le mouvement que le piston d'étran= glement peut exécuter, plus est grossier le fonctionnement du dispositif. A la limite, le piston d'étranglement serait bloqué en position médiane par les vis de réglage, ce qui supprimerait toute action sur la circulation d'huile.
A la limite opposée, lorsque les vis de réglage sont complètement dévissées, le piston d'étranglement peut prendre une position, dans laquelle l'arrivée d'huile à un cylindre est complètement interrompue, si bien que l'autre bras de pince est soumis à la pression totale maxima de l'installation.
Dans le mouvement de fermeture des bras 2, 4 de la pince, l'huile sous pression est chassée des chambres d'actionnement des pistons par les tuyaux 24, 26, et parvient aux gorges 129, 132 du dispositif d'équilibrage hydraulique. Comme ce dispositif ne fonctionnerait pas comme il convient lors-
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qu'il est traversé par le liquide en sens inverse, c'est-à-dire lorsque le piston d'étranglement est, par rapport ausens d'écoulement de l'huile, en amont des sections de mesure, il est prévu des moyens qui permettent de by- passer le dispositif d'équilibrage.
Dans ce but comme conduits de liaison entre lesdites gorges 129;
132 et le perçage collecteur 180, sont disposées les soupapes de retenue men- tionnées plus haut, par lesquelles l'huile en retour provenant des gorges 129
132, peut passer sans résistance dans le perçage collecteur 180. De ce perça- ge collecteur, l'huile s'écoule ensuite par le tuyau 20 ,le dispositif de commande 14 et la conduite 16 en retour au réservoir d'huileo L'huile sous pression qui provient des gorges 129, 132 et passe par le système de comman- de vers le perçage collecteur 180 n'influence pas l'écoulement sans obstacle de l'huile en retour.
Dans la disposition décrite, le dispositif d'équilibrage hydrau- lique est donc inactif à la fermeture des deux bras de pince. Un tel mode de fonctionnement est, dans bien des cas, désirable, car si l'on oblige les bras
2, 4 de la pince à ballot à se déplacer de la même façon à la fermeture, il ést nécessaire d'amener exactement l'engin de levage devant le fardeau, sinon celui-ci subit un rippage latéral sur le sol ou, s'il. s'agit d'une flèche longue, celle-ci peut basculero
Dans la disposition que représente la figure 1, le bras de pince, qui vient le premier au contact du fardeau, s'arrêtera et seul celui, qui reste encore éloigné du fardeau, poursuivra son chemin jusqu'à ce que les deux bras saisissent le fardeau.
Bien -entendu, dans le dispositif qui a été décrit précédemment, le dispositif d'équilibrage hydraulique pourrait également agir à 'inverse, si bien que l'égalité obligée des déplacements soit assurée à la fermeture de la pince, tandis que la pince s'ouvrirait librement sans contr8le.
Dans d'autre cas, il peut être désirable d'assurer l'égalité des déplacements des bras de pinces dans les deux sens. Dans ce but, on interca- le aussi sur les tuyaux 18 ou 28 vers les espaces annulaires des cylindres un dispositif d'équilibrage hydraulique 300
Pour augmenter encore la sensibilité du dispositif d'équilibrage hydraulique suivant l'invention, c'est-à-dire pour que ce dispositif puisse encore intervenir pour de faibles vitesses de circulation d'huile (pompe à vitesse à vide du moteur d'entraînement), on peut disposer dans les sections de mesure 172, 174, à la place des simples perçages 149, 151, des venturis.
Une autre augmentation de sensibilité peut être atteinte, par le fait que les pressions élevées sur les sections de mesure ne sont pas appliquées directement aux chambres de commande des faces du piston, comme dans l'exemple représenté à la figure 3, mais que ces pressions agissant par un organe d'actionnement spécial, qui déplace le piston d'étranglement. Cet organe d'actionnement peut par exemple être une membrane élastique, possédant une surface de poussée suffisante. Alors les deux côtés de la membrane sont respectivement en liaison avec les prises de pression des deux sections de mesure. Les pistons d'étranglement sont dans ce cas liés de façon appropriée à l'élément d'actionnement et sont de préférence disposés suivant le même axe.
On obtient la plus grande sensibilité du dispositif d'équilibrage hydraulique suivant l'invention lorsqu'on utilise l'élément d'actionnement, qui vient d'être mentionné, si celui-ci, au lieu de déplacer directement le piston d'étranglement, exerce son action par l'intermédiaire d'un servo-moteur.
Une telle disposition est représentée à la figure 40
A la figure 4, les mêmes chiffres de référence précédés du chiffre "2" désignent les mêmes parties qu'à la figure 3, dans laquelle ces parties sont précédées du chiffre "1", si bien qu'on peut se limiter dans la desoription subséquente à l'explication du mode de fonctionnement du dispositif servo-moteur.
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L'huile sous pression entre par le conduit 220 dans le conduit collecteur 280, puis ele parvient par deux sections de mesure 272, 274 au piston d'étranglement et va de là aux cylindres par les conduits 224, et 226 Dans les sections de mesure 272, 274, sont disposés deux venturis 276, 278 qui sont en liaison par des conduits appropriés avec les espaces., 202, 210 situés des deux côtés de la membrane 296. Le servo-dispositif se compose d'une chemise de distributeur 290, du tiroir de distributeur 292, du dispositif de retour d'huile 294 et 295, d'une membrane 296 et de deux plateaux mé= talliques 298 disposés de part et d'autre; de la membrane.
De la gorge annulaire 286 et de l'ajutage de mesure 278 part un parcage 200 aboutissant à la chambre 202 limitée par la membrane 296 et la paroi de forme appropriée du corps de l'appareilo De la gorge annulaire correspondante de l'ajutage de mesure 276 part un perçage 204 conduisant successivement par les perçages 206 et 208 du tiroir de distributeur 292 à la chambre 210, limitée par l'autre face de la membrane et par un évidement de forme correspondante du corps d'appareil. Le système de rappel 294 et 295 maintient la membrane 296 et le tiroir de distributeur 292 en position moyenne avec une force appropriée.
Pour la description du fonctionnement du dispositif d'équilibrage hydraulique on supposera maintenant ce qui suit. En admettant que le tiroir de distributeur soit, de la manière représentée à la figure 1, incorporé dans le système hydraulique d'un engin élévateur et que les pinces de levage de celui-ci doivent être ouvertes, on supposera le tiroir d'étranglement 252 dans sa position moyenne, de même que le tiroir de distributeur 2920
Aussi longtemps que les deux pistons de travail 6 et 8 renqontrent une résistance égale, ils se déplacent de la même façon et le circuit de l'hui- le est le suivante L'huile sous pression entre par le conduit 220 dans le dispositif d'équilibrageo De là elle parvient dans le conduit collecteur 280, s'y partage et s'écoule par moitié par les ajutages 276 et 278, puis par les perçages 272 et 274,
traverse les espaces 240 et 242, passe par des sections égales dans les perçages 236 et 238 et par les tuyaux 24 et 26 arrive devant les pistons 6 et 8. En même temps l'huile sous pression peut s'écouler hors des espaces annulaires des cylindres pour retourner par le tuyau 18 vers le dispositif de commande hydraulique 14 et de là par la conduite 16 vers le réservoir d'huile, si bien que la pince s'ouvreo
Aussi longtemps que les résistances, qui s'opposent aux pistons de travail sont les mêmes, les sections 282 et 284 des -ajutages de mesure 276 et 278 sont traversées par de l'huile aux'mêmes vitesses. De ce fait, les pressions statiques à l'intérieur des ajutages de mesure ont la même va- leur, si bien que dans les chambres 202, 210, de part et d'autre de la membrane, il règne les mêmes pressions.
Il est essentiel au fonctionnement correct du dispositif d'équilibrage, de même que pour celui,qui a été décrit plus haut en référence à la figure 3, que ce dispositif soit de construction symé- trique. Pour abaisser la résistance à l'écoulement, il faut en outre que les sections des conduits, en particulier du conduit collecteur 280, aient des dimensions suffisantes.
Si l'on suppose maintenant que, au cours du mouvement d'ouverture, le piston de travail 8 par exemple rencontre une plus grande résistance que le piston 6, l'huile va prendre dans le conduit 224, et de ce fait dans lesjutage de mesure 276, une vitesse plus grande que dans le conduit 226 et l'ajutage de mesure 278. Il s'ensuit que la pression statique dans l'ajutage de mesure 276 devient plus petite que dans l'ajutage 278. La prassion statique plus faible dans l'ajutage 276 est transmise par le perçage 204, et les perça.= ges 206 et 208 du tiroir de distributeur 292 à la chambre 210 du côté gauche de la membrane.
En raison de la différence de pression sur les deux faces de la membrane, le tiroir distributeur 292 exécutera, sous l'action des forces qui agissent sur' la membrane, un déplacement en direction de l'ajutage de mesure 276 et le ressort 295 du dispositif de rappel 294 sera comprimé.
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Le déplacement du tiroir de distributeur 292 vers la gauche a un effet sur le tiroir d'étranglement 252, l'huile sous pression, qui sort du conduit collecteur 280 par le conduit 212, passant dans l'espace 214, puis par le conduit 216, 'et arrivant' dE ce fait dans la chambre 218 en bout du piston d'étranglement, tandis que l'huile sortant de la chambre 219 à l'au- tre extrémité du piston d'étranglement par le conduit 222 arrive à l'espace
223 et par le conduit 225 passe au conduit 228 , d'ou elle peut s'écouler-sans pression en retour vers le réservoir d'huile.
Le piston d'étranglement 252 se déplace donc vers la gauche. De ce fait l'arrivée accélérée de l'huile sous pression par le conduit 224 au piston de travail 6 est ralentie, la partie conique 254 du piston d'étrangle- ment 252 fermant progressivement le perçage 236, tandis qu'en même temps le perçage 238 est découvert progressivement par la partie conique opposée du piston d'étranglement.
L'huile sous pression a ainsi la possibilité de s'écouler plus facilement vers le piston 8 que vers le piston 6. De ce fait les vitesses de l'huile dans les deux ajutages de mesure 276 et 278 s'équilibrent, si bien que les pressions statiques dans ces ajutages redeviennent égales.
Dès que les différences de pressions statiques dans les ajutages de mesure tendent à s'équilibrer, le ressort de rappel 295 entre en action pour ramener le tiroir de distributeur 292 à sa position médiane et bloquer ainsi le piston d'étranglement, les conduits 216 et 222 étant obturés par les portées du tiroir de distributeur 292.
S'il en résultait qu'alors le piston 8 se déplace plus rapidement que le piston 6, le processus inverse de celui qui a été décrit se produirait.
Par conséquent la pression statique dans l'ajutage de mesure 278 deviendrait plus faible que dans l'ajutage 276 et de ce fait le tiroir distributeur 292 exécuterait un déplacement vers la droite. Le mouvement résultant du piston d'étranglement vers la droite rendrait l'afflux d'huile sous pression vers le piston 8 plus difficile, si bien qu'il en résulterait un équilibrage des vitesses des pistons. Il va de soi que l'égalité des déplacements'des pis- tons est obtenue d'autant plus souplement et uniformément que les recouvrements par les arêtes de commande du tiroir de distributeur 292 des perçages, qui correspondent aux conduits par lesquels le piston d'étranglement est influen- cé, sont réalisés avec plus d'exactitude.
Pour permettre, lors de la -fermeture de la pince, un retour sans entrave de l'huile sous pression, il est prévu un conduit de court-circuit 281, relié aux conduits 224 et 226 par les soupapes de retenue 283. Le conduit de court-circuit 281 débouche à sa sortie dans le conduitollecteur 280. La ré- sistance des soupapes de retenue 283 n'est que très faible, car leur bille est appliquée sur leur siège, lorsque le dispositif d'équilibrage est en fonc- tion, par la différence de pression entre le conduit collecteur 280 et les conduits 224 et 226.
Les dispositifs d'équilibrage, qui viennent d'âtre décrits, sont intercalés dans les tuyaux qui aboutissent aux chambres des cylindres de tel- le façon, qu'ils sont efficaces à l'égard de l'huile sous pression arrivant aux pistons, tandis qu'en sens contraire ils sont inopérants du fait des conduits de court-circuit décrits. On peut cependant concevoir de construire ces dispositifs de telle façon, qu'ils assurent l'égalité des déplacements des pistons,par action sur l'huile en retour. Dans ce cas, les conduits col- lecteurs 180, 280, seraient supprimés et les tuyaux de retour 24, 26, seraient reliés directement aux sections de mesure 172 et 174, ou 272 et 274.
Les con- duits 124, 126, ou 224, 226, seraient alors à relier par un conduit collec- teur,qui par un conduit de retour approprié conduirait l'huile à travers le distributeur vers le réservoir d'huile. Les conduits de court-circuit seraient dans ce cas à disposer en conséquence, de telle façon que l'huile allant ,aux chambres des cylindres contourne,le système de commande.
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The object of the present invention is a device ensuring the equality of the movements produced by two hydraulic motor cylinders, in particular for controlling the bale grippers in lifting devices.
If two hydraulic pistons of the same size are operated simultaneously by means of a pressurized oil source, it is only very rarely, due to the differences in friction between the pistons or the resistors, that one can obtain equal displacement of the two pistons even if these pistons move without being subjected to a load or if they are subjected to equal loads.
This unequal movement of the pistons in many cases limits the possibilities of using simple hydraulic systems with two pistons, such as they are used, for example, for hydraulically-operated grippers of bale grippers of transport vehicles and handling .. In these devices, due to their coarse construction, there is also the fact that the friction of the two gripping arms in their guides may differ enough, so that the gripping arm which meets the lowest friction resistance , runs before the gripping arm, which meets the greatest resistance, even begins to move.
This not only results in a waste of time, but also a disadvantage when one has to grasp with the aid of the clamp a load which is closely surrounded by other burdens, so that the clamp cannot be opened much more. than the width of the load to be grasped, if it is desired that the clamp thus opened can engage in the narrow intervals of each o8té of said load.
If, for example, the width of the load to be grasped is approximately half the total opening stroke of the gripper and if the two arms of the latter start from their closest position in such a way that only one arm is moves while the other remains at first motionless due to the influences mentioned, the gripper opening necessary for gripping the load can only be reached when the moving arm has reached its outermost position , so that the control valve being kept in the same position, the initially stationary arm begins to move.
And yet the clamp cannot be opened further, otherwise it could not be engaged in the intervals between loads, so that the vehicle must be positioned in relation to this, in such a way that the load to be seized is eccentric with respect to the axis of the engip by the difference in opening of the two arms of the gripper.
To obtain equal displacements of the two gripping arms, mechanical devices have already been proposed, in which, for example, each gripper arm carries a rack rod, the two rack rods being coupled by a piniono This effectively ensures the two gripping arms equality of travel; but such a device for equal obliquely displacements has, however, also significant drawbacks. Thus, for example, it is necessary to present with the vehicle equipped with said bale clamp exactly at the center of the load, in order to make possible a unimpeded grip of the latter, because only then do both arms come into contact with the load at the same time.
However, such a procedure is not possible in all cases, so that in general one gripper arm comes into contact with the load before the other. Substantial lateral forces are then applied to the vehicle and the load, so that the load is skipped sideways on the ground or, if it is a heavy load, the vehicle itself can be ripped. laterally.
The object of the present invention is a device which ensures the equality of the movements produced by the two motor cylinders and as a result of the sections of the two arms of the gripper without having the drawbacks of the mechanical devices mentioned.
According to the invention this is obtained by a hydraulic device, in which the difference in the speeds of the oil, which enters the chamber
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of the cylinders or of the oil which comes out of them determines differential effects, which by appropriate means modify the flow of oil in its own by balancing the two speeds.
The differential effects mentioned may consist of pressure differences, but it is also possible for the purpose of the invention to make use of the friction differences, which result from the speed differences.
As a means of modifying the flow of oil, section throttling members are placed in the ducts going to one of the chambers of each of the two cylinders, which are under the control of the mentioned differential effects. As throttling members, pistons with an elongated conical extension can usefully be used here, by means of which the throttle is obtained in a known manner.
In a device operating under differential pressure, measuring sections are specially provided, from which the static pressures are taken according to the speed of the circulating oil. These pressures are transmitted to special control chambers, in which they act, either directly or indirectly on the throttling members.
The throttle piston can, especially in the case of high oil circulation speeds, be controlled directly by the differential pressure produced, the pressures preferably acting on the two end faces of the piston.
When the oil circulation speed is low, the pressures are usefully applied to both sides of an actuating element, in the form of a membrane for example, to which the throttle pistons can be directly connected. are here preferably coaxial with the actuating element.
Another increase in sensitivity of the device, which also ensures flawless operation even for low oil circulation speeds, is obtained by the fact that the device is linked to a servo-motor device, which ensures the displacement of the piston of throttling by a pressurized medium as a function of the movement of the membrane.
The invention is illustrated by way of example by the accompanying drawing and will be described in detail in the following,
Figure 1 shows the connection diagram of a hydraulic system for controlling bale grippers comprising a hydraulic balancing device, which ensures equal movements of the arms when the gripper is opened;
FIG. 2 shows the same diagram with two hydraulic balancing devices, the equality of movements also being ensured when the clamp is closed;
FIG. 3 shows in section an embodiment of the hydraulic balancing device according to the invention; FIG. 4 shows a hydraulic balancing device with servo-control for the use of low oil circulation speeds.
In the hydraulic system which is shown in figure 1, the pressurized oil, which leaves the pressure pump 12, passes through a hydraulic control device 14.
For the middle position of the control lever of the hydraulic control device 14, the oil preferably returns under pressure through the pipe 16 to the oil tanka When the control lever of the hydraulic control device is brought to one or the other of the working positions, the pressurized oil passes in a known manner, either towards the pipe 18, or
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to pipe 20.
The pipe 18 ends in the annular chamber situated on one side of each of the pistons 6 and 8, while the pipe 20 first opens into the hydraulic balancing device 22. From this balancing device a pipe leaves. 24 and a pipe 26 leading to the solid working faces of the pistons 6 and 8.
In FIG. 2, on the pipe 18 leading to the annular chambers of the cylinders is also interposed a hydraulic balancing device 30. With the aid of this balancing device 30, equalization of the pressure is also ensured. movements of the arms of the bale grippers when closing.
In the hydraulic balancing device shown in FIG. 3, the pressurized liquid, which arrives through the pipe 20 from the hydraulic control device 14, enters through a connection 120 into a transverse duct 180. From there the pressurized medium 'reaches through the portions of conduits of the same section 172, 174, in' the annular grooves
170, 171 of a sleeve 134 of a throttling device. These grooves are connected, by holes also distributed over the periphery 164, 166, with the inside of the sleeve of the throttling device.
In the sleeve of the throttle device is the throttle piston 152, which can move easily in the axial direction and which has conical extensions 154, 158 on either side of its middle part. exterior of these conical extensions and a control edge 144, 148 is included in an annular space, 140, 142.
In the area of action of the throttle cones 154, 158, the sleeve of the throttle device has other grooves 129, 132 on the outside, which, likewise, are in communication through bores 136. 138 , evenly distributed around the periphery, with the inside of the shirt. These grooves 129, 132, are in relation with the connections 124, 126.
The liner of the throttle device is force-fitted into the housing 101 of the hydraulic balancing device and is blocked by screw caps lQ5 and 107, which at the same time form the end faces of the space inside the liner.
Measuring sections 172, 174, appropriate bores 149, 151 open into the conduits 145 and 153, which in this case are in turn in communication through the conduits 147, 155 with grooves 165 and 167 at the ends of the sleeve 134. Bores 168, 169 communicate these grooves with the control chambers 118, 119 of the end faces of the throttle piston,
The grooves 129, 132 are connected by valves 131, 133, 135, or 137, 139, 141 with the bore 180, the role of which will be specified in detail in pe which follows.
For the explanation of the operation of the hydraulic balancing device, it will be assumed that, in the device controlled according to Figure 1, the grippers must be open.
By assumption the throttle piston 152 of the balancing device is in its middle position and the two pistons can move at the same speed. The pressurized oil entering through the connection 120 is divided into the bore 180. From this bore the same quantities of oil flow at equal speeds through the measuring sections 172, 1749 from there through the grooves 170, 171 towards the annular spaces 140, 142, and thence along the part of the piston which ensures the constriction and through the bores 136, 138, towards the grooves 129, 132. From these grooves the pressurized fluid exits through the connections 124, 126 and arrives through pipes 24, 26 to the corresponding actuating chambers of the pistons.
Through the holes 149, 151, we take from the measuring sections
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static pressure and through the pergages 153, 155, or 145, 147, it is exerted in the control chambers 118, 119, which are located in front of the two end faces of the throttle piston.
As long as in the two measuring sections the speeds are equal, the static pressures are equal. The thrusts exerted on the throttle piston are equal, so that the latter is not subject to any influence which could modify its position. At this point, however, note that the hydraulic balancing device must be fitted so that the throttle piston is located substantially in a horizontal position, otherwise the own weight of the piston will cause undesirable adjustment effects.
If now, for example, as a result of a stronger resistance in the guides, a piston, that is to say the piston 6, moves more slowly, the speed of the pressurized oil, which arrives at this piston, decreases. Therefore, its flow is slower in the measuring section 172. As a result, the static pressure in this measuring section is greater. This pressure is applied in the manner, which has been described above, to the control chamber 119, so that the throttle piston moves in the direction of the chamber 118. Hence, the gap through which the fluid passes from the annular space 142 to the bores 138 is weaker and the resistance at this point increases.
At the same time the corresponding interval between the annular space 140 and the pergages 136 is increased so that the flow towards the piston 6 of the pressurized medium is facilitated.
The new position of the throttle piston determines an increase in pressure in the system until the resistance which opposed the movement of piston 6 is overcome. As soon as piston 6 can move freely again, the speed of l The oil increases in the measuring section 172 and the pressure decreases in the control chamber 119. The throttle piston 152 then moves in the opposite direction until the speed in both measuring sections is again equal, that is to say until this piston is in its middle position.
If the piston 8 or the corresponding guide of the gripper arms 2 which it actuates encountered resistance, the reverse of what has been described would occur. The static pressure taken from the measuring section 172 would therefore be lower than the static pressure of the measuring section 174 and the throttle piston 152 would be moved towards the chamber 119 by the pressure difference. The arrival of pressurized oil to the pipe 24 would be made more difficult and the result would be a balancing of the speeds of the pistons.
In the threaded plugs 105, 107, which immobilize the sleeve 134 of the throttling device in the housing 101, are fitted adjusting screws 160, 162, which make it possible to adjust the maximum amplitude of movement of the throttle piston. These adjustment screws are secured against an escape of pressurized oil by acorn nuts 161 bearing on sealing washers 159 against the threaded plugs 105, 107. By means of the adjustment screws 160, 162, it is possible to adjust the movement of the throttle piston according to the wishes. The smaller the movement that the throttle piston can perform, the coarser the operation of the device. Ultimately, the throttle piston would be locked in the middle position by the adjustment screws, which would eliminate any action on the oil circulation.
At the opposite limit, when the adjusting screws are completely unscrewed, the throttle piston can assume a position, in which the oil flow to one cylinder is completely interrupted, so that the other clamp arm is subjected. at the maximum total pressure of the installation.
In the closing movement of the arms 2, 4 of the clamp, the pressurized oil is expelled from the actuating chambers of the pistons by the pipes 24, 26, and reaches the grooves 129, 132 of the hydraulic balancing device. As this device would not work as it should when
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that it is crossed by the liquid in the opposite direction, that is to say when the throttle piston is, with respect to the direction of flow of the oil, upstream of the measuring sections, means are provided which allow the balancing device to be bypassed.
For this purpose as connecting ducts between said grooves 129;
132 and the manifold bore 180, there are arranged the above-mentioned check valves, through which the oil returning from the grooves 129
132, can pass without resistance through the collector bore 180. From this collector bore, the oil then flows through pipe 20, control device 14 and pipe 16 back to the oil tank. under pressure which comes from the grooves 129, 132 and passes through the control system to the collector bore 180 does not influence the unimpeded flow of the return oil.
In the arrangement described, the hydraulic balancing device is therefore inactive when the two gripper arms are closed. Such a mode of operation is, in many cases, desirable, because if one forces the arms
2, 4 of the bale grabber to move in the same way when closing, it is necessary to bring the lifting device exactly in front of the load, otherwise it will be ripped sideways on the ground or, if he. it is a long arrow, it can tilt
In the arrangement shown in figure 1, the gripper arm, which comes first in contact with the load, will stop and only the one, which still remains far from the load, will continue on its way until both arms grip the load. burden.
Of course, in the device which has been described above, the hydraulic balancing device could also act in the opposite direction, so that the obligatory equality of movements is ensured when the clamp is closed, while the clamp s' would open freely without control.
In other cases, it may be desirable to ensure equal movement of the gripper arms in both directions. For this purpose, a hydraulic balancing device 300 is also inserted on the pipes 18 or 28 towards the annular spaces of the cylinders.
To further increase the sensitivity of the hydraulic balancing device according to the invention, that is to say so that this device can still intervene for low oil circulation speeds (no-load pump of the drive motor ), it is possible to have in the measuring sections 172, 174, instead of the simple holes 149, 151, the venturis.
A further increase in sensitivity can be achieved, by the fact that the high pressures on the measuring sections are not applied directly to the control chambers of the faces of the piston, as in the example shown in figure 3, but that these pressures acting by a special actuator, which moves the throttle piston. This actuator can for example be an elastic membrane, having a sufficient thrust surface. Then the two sides of the membrane are respectively connected with the pressure taps of the two measuring sections. The throttle pistons are in this case suitably linked to the actuating element and are preferably arranged along the same axis.
The greatest sensitivity of the hydraulic balancing device according to the invention is obtained when the actuating element, which has just been mentioned, is used if the latter, instead of directly moving the throttle piston, exerts its action via a servo motor.
Such an arrangement is shown in figure 40
In Figure 4, the same reference numerals preceded by the number "2" designate the same parts as in Figure 3, in which these parts are preceded by the number "1", so that the description can be limited to following the explanation of the operating mode of the servo-motor device.
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The pressurized oil enters through line 220 into the collector line 280, then it passes through two measuring sections 272, 274 to the throttle piston and from there goes to the cylinders through lines 224, and 226 In the measuring sections 272, 274, are arranged two venturis 276, 278 which are connected by suitable conduits with the spaces., 202, 210 located on both sides of the diaphragm 296. The servo-device consists of a distributor jacket 290, the distributor slide 292, the oil return device 294 and 295, a membrane 296 and two metal plates 298 arranged on either side; of the membrane.
From the annular groove 286 and the measuring nozzle 278 leaves a parking space 200 leading to the chamber 202 limited by the membrane 296 and the wall of the body of the apparatus of appropriate shape o From the corresponding annular groove of the measuring nozzle 276 starts from a bore 204 leading successively through the bores 206 and 208 of the valve spool 292 to the chamber 210, limited by the other face of the membrane and by a correspondingly shaped recess of the device body. The return system 294 and 295 holds the diaphragm 296 and the valve spool 292 in the middle position with an appropriate force.
For the description of the operation of the hydraulic balancing device, the following will now be assumed. Assuming that the distributor spool is, as shown in Figure 1, incorporated into the hydraulic system of an elevating machine and that the lifting clamps thereof must be open, we assume the throttle spool 252 in its middle position, as is the valve spool 2920
As long as the two working pistons 6 and 8 have equal resistance, they move in the same way and the oil circuit is as follows The pressurized oil enters through line 220 into the device. equilibrageo From there it arrives in the collecting duct 280, is divided there and flows by half through the nozzles 276 and 278, then through the holes 272 and 274,
passes through the spaces 240 and 242, passes through equal sections in the bores 236 and 238 and through the pipes 24 and 26 arrives in front of the pistons 6 and 8. At the same time the pressurized oil can flow out of the annular spaces of the cylinders to return through pipe 18 to the hydraulic control device 14 and from there through pipe 16 to the oil reservoir, so that the clamp opens.
As long as the resistances, which oppose the working pistons are the same, the sections 282 and 284 of the measuring nozzles 276 and 278 are traversed by oil at the same speeds. As a result, the static pressures inside the measuring nozzles have the same value, so that in the chambers 202, 210, on either side of the membrane, the same pressures prevail.
It is essential for the correct functioning of the balancing device, as well as for that, which has been described above with reference to FIG. 3, that this device be of symmetrical construction. In order to lower the resistance to flow, it is also necessary that the sections of the ducts, in particular of the collecting duct 280, have sufficient dimensions.
If it is now assumed that, during the opening movement, the working piston 8, for example, encounters a greater resistance than the piston 6, the oil will take in the duct 224, and therefore in the nozzle. measurement 276, a higher velocity than in duct 226 and measurement nozzle 278. As a result, the static pressure in measurement nozzle 276 becomes smaller than in nozzle 278. The lower static pressure in the nozzle 276 is transmitted through the bore 204, and the bores. = ges 206 and 208 of the valve spool 292 to the chamber 210 on the left side of the membrane.
Due to the pressure difference on the two faces of the diaphragm, the distributor spool 292 will, under the action of the forces acting on the diaphragm, perform a displacement in the direction of the measuring nozzle 276 and the spring 295 of the diaphragm. booster 294 will be compressed.
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The movement of the distributor spool 292 to the left affects the throttle spool 252, the pressurized oil, which exits the collecting duct 280 through the duct 212, passing through space 214, then through the duct 216 , 'and thereby arriving in the chamber 218 at the end of the throttle piston, while the oil leaving the chamber 219 at the other end of the throttle piston through the duct 222 arrives at the space
223 and through conduit 225 passes to conduit 228, from where it can flow without pressure back to the oil reservoir.
The throttle piston 252 therefore moves to the left. As a result, the accelerated arrival of pressurized oil through line 224 to the working piston 6 is slowed down, the conical part 254 of the choke piston 252 gradually closing the bore 236, while at the same time the hole 238 is gradually discovered by the opposite tapered portion of the throttle piston.
The pressurized oil thus has the possibility of flowing more easily towards the piston 8 than towards the piston 6. As a result the speeds of the oil in the two measuring nozzles 276 and 278 are balanced, so that the static pressures in these nozzles become equal again.
As soon as the static pressure differences in the measuring nozzles tend to balance out, the return spring 295 kicks in to return the valve spool 292 to its mid-position and thus block the throttle piston, conduits 216 and 222 being closed by the surfaces of the valve spool 292.
If this resulted in the piston 8 then moving faster than the piston 6, the reverse process to that described would occur.
As a result, the static pressure in the measuring nozzle 278 would become lower than in the nozzle 276 and hence the distributor spool 292 would move to the right. The resulting movement of the throttle piston to the right would make the flow of pressurized oil to the piston 8 more difficult, so that the piston speeds would be balanced. It goes without saying that the equality of the displacements of the pistons is obtained all the more smoothly and uniformly as the overlaps by the control edges of the valve spool 292 of the bores, which correspond to the ducts through which the piston of throttling is influenced, are performed more accurately.
To allow, when the -closure of the clamp, an unhindered return of the pressurized oil, a short-circuit conduit 281 is provided, connected to the conduits 224 and 226 by the check valves 283. The pressure conduit short-circuit 281 opens at its outlet in the collector conduit 280. The resistance of the check valves 283 is only very low, because their ball is applied to their seat, when the balancing device is in operation, by the pressure difference between the collecting duct 280 and the ducts 224 and 226.
The balancing devices, which have just been described, are inserted in the pipes which lead to the chambers of the cylinders in such a way that they are effective with regard to the pressurized oil arriving at the pistons, while that in the opposite direction they are inoperative because of the short-circuit conduits described. However, it is conceivable to construct these devices in such a way that they ensure equal movements of the pistons, by acting on the return oil. In this case, the collector conduits 180, 280, would be omitted and the return pipes 24, 26, would be connected directly to the measuring sections 172 and 174, or 272 and 274.
The conduits 124, 126, or 224, 226, would then have to be connected by a collecting conduit, which by a suitable return conduit would lead the oil through the distributor to the oil reservoir. The short-circuit conduits would in this case be arranged accordingly, so that the oil going to the chambers of the cylinders bypasses the control system.
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