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"Dispositif d'accouplement hydraulique avec réglage de la course d'un organe en déplacement alternatif.
La présente invention qui résulte des recherches de Messieurs Georges CERLES et Pierre AUDERAR concerne un dispo- sitif de réglage de l'amplitude de la course alternative d'un organe récepteur entraîné pur un organe moteur animé lui-même d'un mouvement alternatif ayant une amplitude constante,
L'invention vise en particulier le réglage de la course des organes en déplacement alternatif rectiligne et no- tamment le réglage de la course du piéton d'une poape, Si, sur une pompe dont le piston est mis en ou- votent A partir d'une source motrice rotative à vitesse constante par l'intermédiaire d'un système bielle manivelle,
on interpose un dispositif conforme à l'invention entre la crosse attelée au pied de bielle et la tige de piston de la pompe, on peyt faire
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varier en marche le débit de la pompe depuis le débit maximum jusqu'au débit nul, si on le désire,
L'invention consiste à interposer entre l'orga- ne moteur et l'organe récepteur un système d'accouplement hydraulique permettant de rendre cycliquement solidaires ces deux organes ou au contraire de les désaccoupler en des pointa choisis de chacune des courses d'avance et de recul. Il en résulte que l'organe récepteur peut n'effectuer qu'une fraction choisie de sa course.
Suivant une caractéristique de l'invention, le système de liaison hydraulique interposé entre l'organe moteur et l'organe récepteur et constitué par la combinaison d'une pompe à piston à double effet et d'un vérin à double effet, ces deux appareils étant associés entre eux au moins par un circuit hydraulique agencé de façon que, suivant une première configuration dudit circuit, la pompe débite dans le vérin et que, suivant une autre configuration, le vérin se trouve isolé de la pompe, l'une ou l'autre desdites configurations du cir- cuit hydraulique étant établie sélectivement, au cours de chaque course d'avance et de chaque course de recul de l'organe moteur, suivant la position de l'organe récepteur (qui est solidaire de l'élément actif du vérin)
et suivant la position et/ou le sens de déplacement de l'organe moteur (qui est solidaire du piston de la pompe.
Dans le cas où le dispositif est appliqué A la variation de la course du piston d'une pompe, il est avantageux de faire passer automatiquement le circuit hydraulique de la configuration correspondant à l'isolement du vérin à celle cor- respondant à la solidarisation des deux organes moteur et récep- teur au moment où l'organe moteur se trouve à l'une de ses fins de courses (par exemple point mort haut ou bas du système bielle. manivelle d'entraînement) de façon que la remise en route de
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l'organe récepteur (piéton de la pompe) se fasse sans ches, ce qui évite les claquements et l'usure des soupapes d'aspira- tion et de refoulement.
Le système hydraulique de liaison étant de préférence un circuit à huile, on désignera dans ce qui suit la pompe précitée soue le terme de "pompe à huile" pour la distinguer de l'organe récepteur à course variable qui peut être également une pompe, mais il est bien entendu que cette désignation n'a aucun caractère limitatif, tout autre liquide pouvant être utilisé pour établir la liaison hydraulique.
Dans un dispositif variateur de course conforme à l'invention, les organes tels que vannes, clapets ou analo- gues qui contrôlent l'établissement des diverses configurations du circuit hydraulique sont agencés pour que, dans la ou les configurations du circuit correspondant à l'isolement du vérin, le liquide débité par la pompe à huile pendant la partie corres- pondante de sa course soit évacué vers une biche ou soit refou- lé en circuit fermé sur l'autre face du piston de la pempe à huile, l'un ou l'autre de ces moyens d'isolement du vérin par rapport à la porpe à huile pouvant être utilisé séparément ou en combinaison.
Suivant une forme simple de réalisation de l'invention, l'association de la pompe à huile à double effet et du vérin à double effet peut consister simplement en deux canalisations réunissant respectivement chacune des chambres de la pompe à chacune des chambres du vérin, le circuit compor- tant en outre une canalisation de mise. la purge commandée et d'aspiration d'huile pour chacune des chambres de la pompe.
Suivant cette disposition, la pompe a huile et le vérin peuvent être mécaniquement indépendants et même éloignés l'un de l'autre,
Il est avantageux de combiner non seulement hy- drauliquement mais également mécaniquement la pompe à huile et
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le vérin. Suivant une autre forme de réalisation, le piston de la pompe et le piston du vérin sont logée dans un cylindre unique dans lequel ils déterminent trois compartiments de volumes variables, les compartiments extrêmes communiquant entre eux par une canalisation. Des vannes appropriées montées sur le compartiment intermédiaire et sur le compartiment extrême c8té pompe permettent la mise à la purge commandée ou l'aspira. tion d'huile, en provenance d'une bâche, dans lesdits comparti- ments.
Lorsque les vannes sont fermées, les deux pistons sont solidarisés hydrauliquement et les organes moteur et récepteur se déplacent en synchronisme suivant des courses identiques.
Si au contraire, en un point donné de chacune des courses d'avan- ce ou de recul, on met à la purge l'un ou l'autre des compartiments de la pompe, le piston de la partie vérin cesse d'être. entraîné sur la partie restante de la course du piston de la pompe à huile et demeure immobilisé grâce à l'asservissement des moyens de contrôle.
La manoeuvre commandée des vannes de mise à la purge est effectuée automatiquement à chaque course d'avance ou de recul par venue en appui d'un organe solidaire de la tige du vérin contre une buée réglable, les vannes pouvant être action. nées soit directement soit par l'intermédiaire de relais hydrauliques ainsi qu'il est usuel.
Le système variateur de course suivant l'inven- tion peut être réalisé au moyen d'autres combinaisons d'une pompe à huile avec un vérin.
C'est ainsi que l'organe moteur peut être attelé à un piston coulissant dans un cylindre mobile rempli d'huile solidaire lui-même de l'organe récepteur. Dans cette disposi- tion, le piston sépare le cylindre en deux compartiments qui peuvent être sélectivement isolée l'un de l'autre ou mis en communication (entre eux ou avec une bâche) par un jeu de van-
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nes approprié.
Suivant encore une autre forme de réalisation, l'un des organes moteur ou récepteur peut tire solidaire de deux pistons concentriques réunis par une tige, le premier piston coulissant dans un cylindre fixe et le second piston coulissant dans un cylindre mobile, ledit cylindre mobile cou- lissant dans le cylindre fixe (à l'intérieur duquel il joue le rôle de piston) et étant solidaire de l'autre organe moteur ou récepteur.
Le dispositif comporte ainsi deux chambres à huile principales, de volumes inversement variables qui, lorsque leur volume ne peut varier, mesurent la solidarisation des crga- non moteur et récepteur tandis que le déssccouplement est obtenu par mise en communication des deux chambres entre elles ou avec un réservoir d'huile à basse pression dans lequel elles peuvent se purger ou aspirer de l'huile.
Quelle que soit la combinaison pompe à huile. vérin qui est choisie, l'établissement cyclique de l'une ou l'autre des configurations du circuit hydraulique produisant l'accouplement ou le désaccouplement des organes moteur et ré- cepteur est provoqué par l'ouverture o la fermeture de valves classiques, les unes étant sensibles aux pressions différentiel- les (soupapes anti-retour) pour rétablir l'accouplement auto- matiquement aux débuts des courses d'avance et de recul de l'or- gane moteur, les autres étant asservies à la position de l'orga- ne récepteur, par un système usuel de butée de fin de course agissant mécaniquement, hydrauliquement ou électriquement,
pour désaccoupler les organes par aise' la purge de la partie pompe,
L'invention sera mieux comprise A la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins annexés, qui représentent à titre d'exemples non limitatifs, divers modes de réalisation de l'invention.
Sur ces dessins t
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- La figure 1 est une vue schématique en coupe d'un dispositif d'accouplement avec réglage de course conforme à l'invention.
- La figure 2 représente schématiquement un autre mode de réalisation de la combinaison pompe à double .effet-vérin utilisée dans un accouplement suivant l'invention, - La figure 3 montre schématiquement une autre réalisation dans laquelle la combinaison précitée ne com- prend qu'un seul piston et un seul cylindre.
- La figure 4 illustre schématiquement un autre mode de réalisation.
- La figure 5 est une vue détaillée d'un accouplement conforme au mode de réalisation de la figure 4.
- La figure 6 montre une variante d'un systè- me de réglage de la course monté sur un accouplement identique à celui représenté sur la figure 5.
Dans le mode de réalisation représenté schéma. tiquement sur la figure 1, l'organe moteur est constitué par une crosse 2 animée d'un mouvement alternatif rectiligne d'amplitude constante A par un système à bielle 4 dont la manivelle 6 est calée sur un arbre moteur 5. La crosse 2 est attelée à la tige d'un piston 10 qui coulisse dans un ,cylindre 12 rempli d'huile, cet ensemble constituant la par- tie pompe à huile de l'accouplement hydraulique. La tige 14 du piston 16 d'un vérin à huile à double effet 18 est lié à l'organe récepteur à course variable, par exemple le piston d'une pompe à débit variable.
Les chambres 20 - 22 de la pompe et 24 - 26 du vérin sont respectivement réunies par des canalisations 28 - 30, étnnt
Le groupe pompe-vérin/rempli d'huile, les pis- tons 10 et 16 se trouvent hydrauliquement solidarisés et l'organe récepteur se meut sur la totalité de sa course en syn-
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chronisme avec l'organe moteur.
Sur chacune des chambres 20 - 22 de la pompe est montée une canalisation identique de purge et d'aspiration 30 - 30' pourvue d'une soupape anti-retour et d'une vanne obturatrice à ouverture commandée. Cette soupape et cette vanne peûvent être avantageusement combinées en un seul appa- reil 32 - 32' (ainsi qu'il est schématiquement représenté sur la figure 1) dans lequel une tige de manoeuvre provoque le soulèvement du clapet de manoeuvre pour obtenir la purge.
Les deux canalisations débouchent à leur extrémité dans une bâche à huile 34,
Le fonctionnement de l'accouplement hydraulique suivant l'invention apparaît clairement d'après la figure. pa-
Pendant la première partie de la course d'avance du piston 10 (dans le sens de la flèche 36), les valves 32 -32' sont fermées et la pompa à huile refoule dans le vérin par la cana- lisation 30 avec retour par la canalisation 28.
Lorsque l'organe récepteur a atteint le point de sa course 'où l'on désire faire cesser l'entraînement, on ouvre la valve 32' ai bien que pendant la partie restante de la course d'avance du piston 10, l'huile refoulée de la chambre 22 est évacuée à la bâche 34 par la canalisation 30' tandis que la chambre 20, dont le volume augmente, aspire de l'huile à la bâche, cette aspiration produisant le soulèvement du clapet anti-retour 32, Pendant toute cette partie de la course d'avance l'organe récepteur n'est donc pas entraîné.
Dès que le piston 10 à atteint se fin de course d'avance et amorce sa course de recul, le volume de la chambre 20 de la pompe commence à diminuer, ce qui referme le clapet anti-retour 32 et permet le refoulement de l'huile de la chat,. bre 20 de la pompe vers la chambre 24 du vérin par la cana- lisation 28. Le piston 16, et par conséquent l'organe récep-
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teur, commencent ainsi leur course de recul en môme temps que le piston 10, c'est-à-dirze que l'accouplement se fait sans choc au moment de l'arrêt pour inversion de sens de marche du piston 10.
Les deux pistons sont donc à nouveau solidarisés et l'on peut refermer, en un point quelconque de cette partie de la course de recul, la valve 32' qui avait été précédem- ment ouverte,
Lorsque l'organe récepteur atteint le point de sa course de recul où on désire faire cesser l'entraînement (de préférence en fin de course extrême de recul) on ouvre la valve 32 si bien que l'huile renfermée dans la chambre 20 de la pompe, au lieu de continuer à être refoulée par la cana.
lisation 28 vers la chambre 24 du vérin, est évacuée à la bâche 34 tandis que la chambre 22 aspire l'huile de la bâche par le clapet anti-retour 32' qui se soulève. L'accou. plement hydraulique entre les pistons 10 et 16 est donc Interrompu jusqu'à ce que le piston 10 ait atteint sa fin de course de recul et amorcé sa course d'avance, ce qui ferme la soupape anti-retour 32' et solidarise à nouveau les organes moteur et récepteur comme au début du cycle.
Là encore, on voit que la remise en route du piston 16 se fait sans choc au moment de l'inversion du sens de marche du piston 10 et que la fermeture de la Valve 32 peut être -.faite à un moment quelconque de la course d'avance du piston 16,
L'ouverture et la fermeture cyclique des valves 32 et 32' établit, en un point déterminé et variable pour chaque course d'avance ou de recul, l'une ou l'autre des con- figurations du circuit hydraulique correspondant à la solida- riaation ou à la désolidarisation des organes moteur et récep- teur.
Bien entendu, la manoeuvre cyclique des valves est commandée automatiquement, au moyen de systèmes usuels dont
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certaine seront décrits plus en détail A propos d'autres modes de réalisation, cette manoeuvre étant asservit à la position de l'organe récepteur ou d'un élément de l'appareil qui lui est Lié, par exemple la tige de piston 14.
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Il est commode que la variation de l'amplitude de la course de l'organe récepteur soit effectuée par suppres.
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ion d'une partie de sa course soit au début, oit * la fin de celle-ci, si bien que l'une des deux manoeuvres de valve pro- voquant la d&solidari..t1on des deux pintons au cours d'un cycle complot pour être opérée en un point invariable de la course de l'organe récepteur, le réglage de la course étant fait seulement par le choix du moment de l'ouverture de l'une seule- ment des valves.
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Dans le mode de réalisation représenté 10h'... tiquement sur la figure 2, la pompe et le vérin de l'accouple-
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ment sont combiné hydrauliquement et mécaniquement, c'est-à- dire que les pistons 10 et 16 au lieu de ce MOUvoir dan. 1 des cylindres indépendants 12 et 18 comme dans 1* cas prào4. dent, sont montés dans un cylindre unique dans luel il. déter- minent trois chambres à volume variable 20 - 24 - 40. e toccu tionnement de l'accouplement reste identique puispque la chambre intermédiaire 40 remplace l'ensemble constitué précédèrent par la chaire 22 de la pompe et la chambre 26 du vérin qui
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étaient maintenues en communication permanent, par la oanal1... tion 30.
Les soupapes anti-retour 3 ,. x dont 1. ,oul've. ment des clapets peut être commandé par des aiguilles de 8&0- oeuvre 42 - 42. permettent la mine en oomaunicatlon. aux point. ; voulus de la course, des chambres 20 et 40 avec un. btohe à huile 34. Bien entendu, ces soupapes peuvent 4tre placée, en un point quelconque du circuit à la pression des chambres 20 et 40, en particulier la soupape 32 peut tre raccordé.. la canalisation 28.
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Le mode de réalisation de la figure 2 permet une construction compacte et économique de l'accouplement hydraulique, dans laquelle les organes moteur et récepteur sont alignés. Dans l'exemple de la figure 1, les parties pompe et vérin de l'accouplement peuvent être au contraire écartées ou décalées. Dans l'un et l'autre cas, il est possible de don- ner aux pistons 10 et 16 des diamètres différents si l'on désire que l'accouplement hydraulique transmette les déplace- ments avec un certain rapport de transformation.
On a représenté sur la figure 3 une autre variante d'une combinaison pompe à huile-vérin permettant de réaliser uariateur de fin de course hydraulique conforme à l'invention. Partant de l'exemple représenté sur la figure 2, on peut rendre solidaires le piston 16 et le cylindre 28, sans rien changer au fonctionnement du dispositifai le cylindre est libre de se mouvoir en translation parallèlement à son axe.
Cette disposition est celle représentée sur la figure 3, sur laquelle l'organe récepteur 14 est monté solidaire du cylindre 38' mobile en translation, le rôle du piston 16 étant joué par le fond du cylindre 38'. Dans cette nouvelle combinaison pomvérin, le piston 10 sépare deux compartiments à volume variable 44 et 46 ayant les mêmes fonctions que les compar- timents 20 et 40 de la figure 2.
Ces deux compartiments sont pourvus de canalisa- tions de purge 48 - 48' , équipées de valves commandées, et de canalisations d'aspiration 50 - 50' équipées de soupape anti- retour (les circuits de purge et d'aspiration ont été représen- tés distincts, mais il est bien entendu qu'ils pourraient être combinés comme les circuits 30 - 32 des modes de réalisation précédents).
Les valves de purge 52 et 52' qui sont montées sur le cylindre 38', donc solidaires en translation de l'organe
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récepteur 14, peuvent être rappelés élastiquement en poilu tion de fermeture , et peuvent au contraire s'ouvir lorsque leur lévier de manoeuvre vient rencontrer respectivement une butée fixe 54 et une butée à Position réglable 54'.
Dans la position représentée sur la figure 3, la crosse est solidarisée hydrauliquement de l'organe récepteur
14, les deux chambres 44 et 46 étant closes. Lorsqu'au cours de l'avance suivant la direction de la flèche 36, le levier de manoeuvre de la valve 52' rencontre la butée 54', cette valve s'ouvre et la chambre 46 est mise à la purge, si bien que le cylindre 38' n'est plus entraîné jusqu'à la fin de la course du piston 10, tandis que l'huile de la bâche 34 est aspirée, à travers la canalisation 50 dans la chambre 44.
Dès que le piston 10 amorce sa course de recul, l'accouplement est établi, malgré l'ouverture de la valve
52', par la fermeture automatique de la soupape anti-retour 56.
Dès que le cylindre est entraîné dans le sens du recul, la valve
52' s'écarte de la butée 54' et se referme, si bien que l'ac- couplement est rétabli jusqu'à ce que le levier de manoeuvre de la valve 52 rencontre la butée 54.
On voit que par simple déplacement de la butée
54', on peut régler la course de l'organe récepteur 14 entre sa valeur maximale et une valeur aussi réduite qu'on le désire, ce qui permet par exemple de faire varier à volonté le débit d'une pompe dont le piston est attelé à l'organe récepteur 14.
Une autre forme avantageuse de réalisation de l'invention est représentée schématiquement sur la figure 4 et de façon plus détaillée sur la figure 5. Elle consiste en une autre combinaison d'une pompe à huile à double effet avec un que, vérin à double effet. On peut remarquer/dans l'exemple de la figure 3, le piston 10 travaillait sur ses deux races et dé- limitait deux chambres 44 et 46.
Dans la variante de la
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figure ,4, la piston 10, qui coulisse à l'intérieur d'un cylindre mobile 38", ne travaille que sur l'une de ses faces, ce qui détermine une chambre à huile 44' jouant le même rôle que la chambre 44 dans l'exemple précédent,
La seconde chambre à huile 46' est limitée par la face extérieure 58 du fond du cylindre 38", par un second piston 60 solidaire de la crosse 2 (et par consé- quent du piston 10' auquel il est relié par une tige de liai.. son 62) et enfin par la surface intérieure d'un cylindre fixe 64 à l'intérieur duquel coulissent le piston 60 et le cy- lindre 38'.
Il apparatt donc bien que, suivant cette nou- velle combinaison pompe-vérin la chambre à huile 46' joue le même rôle (et subit les marnes variations de volumes) que la chambre 46 de l'exemple représenté sur la figure 3,
La chambre 66 ne joue pas de rôle actif et peut être laissée en communication avec l'atmosphère par des trous 68 Ou au contraire être en communication permanente, par exemple si la tige 62 est creuse avec la chambre 46', Sur la chambre 66 est montée une canalisation de purge 48' équipée d'une valve 52' à ouverture commandée et une canali. sation d'aspiration 50 avec soupape anti-retour.
On à représenté schématiquement la commande de la valve 52' asservie à la position de la tige 14. Une butée 70, portée par la tige 14, vient actionner, au point de la course d'avance choisi pour le désadouplement, un levier pivotant 72 qui est relié par une tringlerie 74 au tiroir ou organe analogue de la valve 52'.
Lorsque cette valve s'ouvre, l'huile contenue dans la chambre 46' se purge par la canalisation 48' vers la bâche jusqu'à la fin de course des pistons 60 et 10' tandis que le cylindre 38", et par conséquent l'organe ré- cepteur reste immobile.
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Dès 1 amorce du mouvement de recul du piston 10' l'huile conteunue dasn la chambre 44' est comprimée, ce qui applique le clapet de la soupape anti-retour 56', et le cylindre 38" se trouve $entraîné en arrière avec le piston 10' jusqu'à ce que l'aiguille de manoeuvre 76 du clapet anti- retour 56' rencontre une butée fixe 78. A ce moment, la liaison est désaccouplée, l'huile de la chambre 44' purge dans la chambre 46' en môme temps que colle-ci aspire l'huile de la bâche par la canalisation 50 et le clapet anti-retour 56.
On voit qu'il suffit de régler la position de ; la butée 70 pour obtenir la course désirée ou, si le réglage de la course doit être opéré en marche, de régler la longueur de la tringlerie 74 pour obtenir l'ouverture de la valve 52' au point voulu de la course,
Sur la représentation détaillée de la figure 5, qui correspond au schéma de la figure 4, le dispositif est interposé entre la crosse 2 d'une bielle 4 et le piston 80 d'une pompe à débit variable dont le corps 82 n'est que par- tiellement représenté et qui peut être d'un type quelconque.
A la crosse 2 sont attelés en tandem le piston 60 et le piston 10' qui sont réunis par la tige 62. Le pis- ton 60 coulisse dans le cylindre fixe 64 tandis que le pis- ton 10' coulisse dans le cylindre mobile 38' lequel porte des garnitures d'étanchéité 84 et peut coulisser de façon étanche à l'intérieur du cylindre fixa 64. Une bague de guidage 86 maintient l'enveloppe extérieure 14 du cylindre 38" par rapport au cylindre fixe 64.
La chambre 66, qui ne joue pas un rôle actif dans le fonctionnement du dispositif est, dans ce mode de réali- sation, en communication permanente par la tige 62 avec la chambre à huile 46'..
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La soupape anti-retour 56' dont l'ouverture est commandée, à la fin de course de recul, par la venue en contact du doigt 76 avec la butée 78 solidaire du cylindre 64 est identique à celle représentée sur la figure 4.
Les soupapes de purge et d'aspiration 52' et 56 représentées sur la figure 4, sont remplacées par une ou plusieurs valves anti-retour à ouverture commandée 88 dont la manoeuvre est effectuée hydrauliquement et non plus mécani- quement. La valve 88 est montée entre une chambre 90 qui communique avec la chambre 46' et un réservoir d'huile à basse pression ou bâche 92.
Une butée 70 est montée solidaire de l'organe récepteur 14 et vient porter, au point choisi de la course d'avance où l'on désire désaccoupler l'organe récepteur de l'or- gane moteur, contre une butée réglable 93 qui commande, par une tringlerie 94, le recul d'un tiroir 96.
Le tiroir 96 coulisse dans un corps 98 dis- posé dans une chambre 100 - 102 qui est en communication avec la chambre 46' et avec une chambre 104 communiquant avec la face intérieure du clapet 88. Le recul du tiroir 96 démas- que les orifices de mise à la bâche 106 - 106' ce qui fait tomber la pression dans les chambres 100 - 102 - 104, et par conséquent sur la face intérieure du chapet 88 qui s'ouvre.
La purge de la chambre 46' peut donc s'effec- tuer par un orifice de large section.
Partant de la position représentée sur la figure (fin de course de recul de la crosse 2) le fonctionnement du dispositif est le suivant : le piston 60 repousse, par l'in- termédiaire du matelas d'huile de la chambre 46', le piston 84 lié au cylindre 38" ce qui fait que les organes moteur et récepteur sont accouplés. Au point de la course d'avance choisi pour le désaccouplement, la butée 70 actionne le tiroir 96,
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l'huile de la chambre 46' se purge à la bâche 92 si bien que l'organe récepteur n'est plus entraîné pendant cette partie de la course. Le piston 10' a'enfonce dono dans le cylindre 38' et le volume de la chambre 44' augmente, ce qui provoque une aspiration d'huile de la chambre 46' vers la chambre 44' par la soupape 56, qui s'ouvre.
Pendant cette phase du fonc- tionnement, le piston 38" est empêche de reculer grâce à l'asservissement lui-môme de la valve 88 qui, en cas de recul, rétablirait automatiquement l'accouplement, donc le retour du piston 38" à sa position de fin de course d'avance, Des le retour du piston 60, après la fin de course d'avance, l'ac- couplement est rétabli sans choc au départ par le matelas d'huile qui ne peut s'échapper de la chambre 44'. L'accouple- ment est à nouveau rompu, à la fin de courte de recul du piston 84 dans le cylindre 64, par la rencontre du doigt 76 de la soupape anti-retour 56, avec la butée fixe 78.
Le positionnement en marche ou à l'arrtt de la butée 93 sur la tringlerie 94, qui détermine l'amplitude de la course, peut être réalisé par une commande hydraulique de longueur réglable usuelle à vérin 108.
Il peut être avantageux, notamment dans le cas où les pièces en mouvement ont des vitesses relativement impor- tantes, d'éviter la venue en contact avec choc à chaque cycle d'une butée mobile sur une butée fixe (parties 70 et 93) se qui produit l'ouverture brusque du tiroir obturateur 96,
On a représenté en variante sur la figure 6 un système de commande d'un tiroir 96' (remplissant le même rôle que le tiroir 96 de la figure 5) dans lequel le tiroir est animé d'un mouvement rectiligne alternatif d'amplitude constante mais d'origine réglable.
L'une des extrémités 110 d'un lien souple 112 (chaîne ou câble) est assujettie à une console 70' solidaire
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du piston à course variable 80 de la pompe 82. Le lien souple passe sur une poulie 114 dont l'axe est solidaire du tiroir coulissant 96' et vient s'enrouler à son autre extré- mité sur un tambour dont la position angulaire peut être réglée au moyen d'un volant de manoeuvre 118. Un ressort 120 main, tient la transmission tendue en permanence.
Avec ce type de'renvoi, le tiroir 96' se dé- place en synchronisme avec le piston 80 de la pompe, mais sa course est moitié de celle du piston. A chacun des cycles, la partie rétrécie 122 du tiroir 96' vient découvrir les orifices 106 - 106' pour provoquer la mise à la bâche et l'ouverture du clapet 88 comme dans le cas de la figure 5,
On voit que le réglage de la longueur totale du lien souple 112 (au moyen du tambour 116) permet de faire varier le point de la course où les orifices 106 - 106' sont découverts,
Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 6, un piston d'équilibrage 124 est attelé, par l'in- termédiaire d'une tige 126, au tiroir 96 de'façon à coopérer avec le ressort 120 au maintien du tiroir 122 pour contre- balancer la pression qui règne dans la bâche 92.
Tout système de transmission de mouvement autre que celui à câble et poulie représenté peut être également uti. lisé pourvu que le tiroir soit animé d'un mouvement alternatif pormannt d'origine variable.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limi- tée à l'exemple décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans qu'on s'ecarte pour cela de l'esprit de l'invention.
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"Hydraulic coupling device with adjustment of the stroke of a reciprocating member.
The present invention which results from the researches of Messrs Georges CERLES and Pierre AUDERAR relates to a device for adjusting the amplitude of the reciprocating stroke of a receiving member driven by a motor member itself animated by a reciprocating movement having a constant amplitude,
The invention relates in particular to the adjustment of the stroke of members in rectilinear reciprocating movement and in particular to the adjustment of the stroke of the pedestrian of a poape, Si, on a pump whose piston is activated. 'a rotating motor source at constant speed by means of a crank rod system,
a device in accordance with the invention is interposed between the butt hitched to the connecting rod end and the piston rod of the pump, one can make
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vary the pump flow while running from maximum flow to zero flow, if desired,
The invention consists in interposing between the driving unit and the receiving unit a hydraulic coupling system making it possible to make these two components cyclically integral or, on the contrary, to disconnect them at selected points of each of the advance strokes and recoil. As a result, the receiving member can only perform a selected fraction of its stroke.
According to one characteristic of the invention, the hydraulic connection system interposed between the driving member and the receiving member and constituted by the combination of a double-acting piston pump and a double-acting cylinder, these two devices being associated with each other at least by a hydraulic circuit arranged so that, according to a first configuration of said circuit, the pump delivers into the jack and that, according to another configuration, the jack is isolated from the pump, one or the other 'other of said hydraulic circuit configurations being established selectively, during each advance stroke and each retreat stroke of the motor member, depending on the position of the receiver member (which is integral with the active element cylinder)
and depending on the position and / or the direction of movement of the motor member (which is integral with the pump piston.
In the case where the device is applied to the variation of the stroke of the piston of a pump, it is advantageous to automatically switch the hydraulic circuit from the configuration corresponding to the isolation of the jack to that corresponding to the joining of the two motor and receiver units when the motor unit is at one of its limit switches (for example top or bottom dead center of the connecting rod system. drive crank) so that the restart of
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the receiving unit (pump pedestrian) is made without hooks, which prevents slamming and wear of the suction and discharge valves.
Since the hydraulic connection system is preferably an oil circuit, the aforementioned pump will be designated in what follows by the term “oil pump” to distinguish it from the variable-stroke receiver member which can also be a pump, but it is understood that this designation is in no way limiting, any other liquid being able to be used to establish the hydraulic connection.
In a stroke variator device according to the invention, the members such as valves, flaps or the like which control the establishment of the various configurations of the hydraulic circuit are arranged so that, in the configuration or configurations of the circuit corresponding to the isolation of the cylinder, the liquid delivered by the oil pump during the corresponding part of its stroke is discharged to a doe or is discharged in a closed circuit on the other face of the oil pump piston, one or the other of these means of isolating the jack from the oil porp which can be used separately or in combination.
According to a simple embodiment of the invention, the association of the double-acting oil pump and the double-acting cylinder may consist simply of two pipes respectively joining each of the chambers of the pump to each of the chambers of the cylinder, the circuit further comprising a setting pipe. the controlled purge and oil suction for each of the pump chambers.
According to this arrangement, the oil pump and the cylinder can be mechanically independent and even distant from each other,
It is advantageous to combine not only hydraulically but also mechanically the oil pump and
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the cylinder. According to another embodiment, the pump piston and the cylinder piston are housed in a single cylinder in which they determine three compartments of variable volumes, the end compartments communicating with each other by a pipe. Appropriate valves mounted on the intermediate compartment and on the extreme pump side compartment allow the controlled purge or suction. tion of oil from a tank into said compartments.
When the valves are closed, the two pistons are connected hydraulically and the motor and receiver members move in synchronism following identical strokes.
If, on the contrary, at a given point of each of the forward or backward strokes, one or the other of the pump compartments is purged, the piston of the cylinder part ceases to be. driven on the remaining part of the stroke of the piston of the oil pump and remains immobilized thanks to the slaving of the control means.
The controlled operation of the purge valves is performed automatically on each forward or backward stroke by bearing a member integral with the cylinder rod against an adjustable steam, the valves being operable. born either directly or via hydraulic relays as is usual.
The stroke variator system according to the invention can be realized by means of other combinations of an oil pump with a cylinder.
Thus the motor member can be coupled to a piston sliding in a movable cylinder filled with oil which is itself integral with the receiver member. In this arrangement, the piston separates the cylinder into two compartments which can be selectively isolated from each other or placed in communication (with each other or with a tarpaulin) by a set of van-
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nes appropriate.
According to yet another embodiment, one of the motor or receiver members can pull integral with two concentric pistons joined by a rod, the first piston sliding in a fixed cylinder and the second piston sliding in a mobile cylinder, said mobile cylinder neck. - smoothing in the fixed cylinder (inside which it plays the role of piston) and being integral with the other motor or receiver member.
The device thus comprises two main oil chambers, of inversely variable volumes which, when their volume cannot vary, measure the securing of the non-motor and receiver crga- while the disconnection is obtained by placing the two chambers in communication with each other or with each other. a low pressure oil tank in which they can drain or suck oil.
Regardless of the oil pump combination. cylinder which is chosen, the cyclical establishment of one or the other of the configurations of the hydraulic circuit producing the coupling or the uncoupling of the motor and receiver components is caused by the opening or the closing of conventional valves, the one being sensitive to the differential pressures (non-return valves) to re-establish the coupling automatically at the start of the advance and recoil strokes of the driving organ, the others being slaved to the position of the motor. receiving body, by a conventional end-of-travel stop system acting mechanically, hydraulically or electrically,
to disconnect the components to ease the bleeding of the pump part,
The invention will be better understood On reading the detailed description which follows and on examining the appended drawings, which represent, by way of non-limiting examples, various embodiments of the invention.
On these drawings t
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- Figure 1 is a schematic sectional view of a coupling device with stroke adjustment according to the invention.
- Figure 2 schematically shows another embodiment of the double-acting pump-cylinder combination used in a coupling according to the invention, - Figure 3 shows schematically another embodiment in which the aforementioned combination only comprises a single piston and a single cylinder.
- Figure 4 schematically illustrates another embodiment.
- Figure 5 is a detailed view of a coupling according to the embodiment of Figure 4.
- Figure 6 shows a variant of a stroke adjustment system mounted on a coupling identical to that shown in Figure 5.
In the embodiment shown diagram. tically in Figure 1, the drive member is constituted by a stick 2 driven by a rectilinear reciprocating movement of constant amplitude A by a connecting rod system 4, the crank 6 of which is wedged on a motor shaft 5. The stick 2 is coupled to the rod of a piston 10 which slides in a cylinder 12 filled with oil, this assembly constituting the oil pump part of the hydraulic coupling. The rod 14 of the piston 16 of a double-acting oil cylinder 18 is linked to the variable-stroke receiving member, for example the piston of a variable-flow pump.
The chambers 20 - 22 of the pump and 24 - 26 of the cylinder are respectively joined by pipes 28 - 30, and
The pump-cylinder unit / filled with oil, the pistons 10 and 16 are hydraulically secured and the receiving member moves over its entire stroke in syn-
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chronism with the motor organ.
On each of the chambers 20 - 22 of the pump is mounted an identical purge and suction pipe 30 - 30 'provided with a non-return valve and a shutter valve with controlled opening. This valve and this valve can be advantageously combined in a single apparatus 32 - 32 '(as is diagrammatically shown in FIG. 1) in which an operating rod causes the lifting of the operating valve to obtain the purge.
The two pipes open at their end into an oil tank 34,
The operation of the hydraulic coupling according to the invention appears clearly from the figure. pa-
During the first part of the advance stroke of the piston 10 (in the direction of the arrow 36), the valves 32 -32 'are closed and the oil pump returns to the cylinder through the pipe 30 with return through the pipeline 28.
When the receiving member has reached the point of its stroke 'where it is desired to stop the drive, the valve 32' is opened although during the remaining part of the advance stroke of the piston 10, the oil discharged from the chamber 22 is discharged to the tank 34 through the pipe 30 'while the chamber 20, the volume of which increases, sucks oil from the tank, this suction producing the lifting of the non-return valve 32. this part of the travel of advance the receiving member is therefore not driven.
As soon as the piston 10 has reached the end of its advance stroke and begins its retreat stroke, the volume of the chamber 20 of the pump begins to decrease, which closes the non-return valve 32 and allows the discharge of the pump. cat oil ,. bre 20 from the pump to the chamber 24 of the cylinder via the pipe 28. The piston 16, and consequently the receiving member
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teur, thus begin their recoil stroke at the same time as the piston 10, that is to say that the coupling takes place without shock when stopping for reversal of the direction of travel of the piston 10.
The two pistons are therefore joined again and it is possible to close, at any point of this part of the recoil stroke, the valve 32 'which had previously been opened,
When the receiving member reaches the point of its recoil stroke where it is desired to stop the drive (preferably at the extreme end of the recoil stroke) the valve 32 is opened so that the oil contained in the chamber 20 of the pump, instead of continuing to be pushed back through the cana.
Lisation 28 towards the chamber 24 of the cylinder, is discharged to the tank 34 while the chamber 22 sucks the oil from the tank via the non-return valve 32 'which lifts. The accou. hydraulic plement between the pistons 10 and 16 is therefore interrupted until the piston 10 has reached its recoil stroke end and started its advance stroke, which closes the non-return valve 32 'and again secures the motor and receiver units as at the start of the cycle.
Here again, it can be seen that the restarting of the piston 16 takes place without shock when the direction of travel of the piston 10 is reversed and that the closing of the valve 32 can be done at any time during the stroke. advance of piston 16,
The cyclical opening and closing of valves 32 and 32 'establishes, at a determined and variable point for each advance or retreat stroke, one or other of the configurations of the hydraulic circuit corresponding to the solida- riaation or separation of the motor and receiver components.
Of course, the cyclical operation of the valves is controlled automatically, by means of conventional systems, including
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some will be described in more detail in connection with other embodiments, this maneuver being slaved to the position of the receiving member or of an element of the apparatus which is linked to it, for example the piston rod 14.
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It is convenient that the variation of the amplitude of the stroke of the receiving organ is effected by suppres.
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ion of part of its stroke is at the beginning or the end of it, so that one of the two valve maneuvers causing the two pintons to break apart during a plot cycle to be operated at an invariable point in the stroke of the receiving member, the stroke being adjusted only by choosing the moment of opening of only one of the valves.
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In the embodiment shown 10h '... tically in Figure 2, the pump and the cylinder of the coupling
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ment are combined hydraulically and mechanically, that is to say that the pistons 10 and 16 instead of this MOUvoir dan. 1 of the independent cylinders 12 and 18 as in 1 * case prào4. tooth, are mounted in a single cylinder in the there. determine three variable-volume chambers 20 - 24 - 40. The coupling operation remains the same since the intermediate chamber 40 replaces the assembly formed, preceded by the pulpit 22 of the pump and the chamber 26 of the cylinder which
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were kept in permanent communication, through the channel ... 30.
The non-return valves 3,. x of which 1., oul've. ment of the valves can be controlled by needles of 8 & 0- work 42 - 42. allow the mine in oomaunicatlon. to point. ; wanted from the race, rooms 20 and 40 with a. Oil valve 34. Of course, these valves can be placed at any point of the pressure circuit of chambers 20 and 40, in particular valve 32 can be connected to pipe 28.
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The embodiment of Figure 2 allows a compact and economical construction of the hydraulic coupling, in which the driving and receiving members are aligned. In the example of FIG. 1, the pump and cylinder parts of the coupling can, on the contrary, be spaced apart or offset. In either case, it is possible to give the pistons 10 and 16 different diameters if it is desired that the hydraulic coupling transmit the displacements with a certain transformation ratio.
FIG. 3 shows another variant of an oil pump-cylinder combination making it possible to produce a hydraulic limit switch according to the invention. Starting from the example shown in FIG. 2, the piston 16 and the cylinder 28 can be made integral with no change in the operation of the device; the cylinder is free to move in translation parallel to its axis.
This arrangement is that shown in Figure 3, on which the receiving member 14 is mounted integral with the cylinder 38 'movable in translation, the role of the piston 16 being played by the bottom of the cylinder 38'. In this new sprayer combination, piston 10 separates two variable volume compartments 44 and 46 having the same functions as compartments 20 and 40 of FIG. 2.
These two compartments are fitted with 48 - 48 'drain pipes, fitted with controlled valves, and 50 - 50' suction pipes fitted with a non-return valve (the purge and suction circuits have been shown. separate tees, but it is understood that they could be combined like the circuits 30 - 32 of the previous embodiments).
The purge valves 52 and 52 'which are mounted on the cylinder 38', therefore integral in translation with the member
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receiver 14, can be resiliently returned in closing hair, and can on the contrary open when their operating lever meets respectively a fixed stop 54 and an adjustable position stop 54 '.
In the position shown in Figure 3, the stick is hydraulically secured to the receiving member
14, the two chambers 44 and 46 being closed. When, during the advance in the direction of arrow 36, the operating lever of the valve 52 'meets the stop 54', this valve opens and the chamber 46 is purged, so that the cylinder 38 'is no longer driven until the end of the stroke of the piston 10, while the oil from the tank 34 is sucked through the pipe 50 into the chamber 44.
As soon as the piston 10 begins its recoil stroke, the coupling is established, despite the opening of the valve
52 ', by the automatic closing of the non-return valve 56.
As soon as the cylinder is driven in the reverse direction, the valve
52 'moves away from stop 54' and closes, so that coupling is reestablished until valve operating lever 52 meets stop 54.
We see that by simply moving the stop
54 ', the stroke of the receiving member 14 can be adjusted between its maximum value and a value as small as desired, which allows for example to vary at will the flow rate of a pump whose piston is coupled to the receiving organ 14.
Another advantageous embodiment of the invention is shown schematically in Figure 4 and in more detail in Figure 5. It consists of another combination of a double-acting oil pump with a double-acting cylinder. . It can be noted / in the example of FIG. 3, the piston 10 worked on its two races and delimited two chambers 44 and 46.
In the variant of
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figure, 4, the piston 10, which slides inside a mobile cylinder 38 ", works only on one of its faces, which determines an oil chamber 44 'playing the same role as the chamber 44 in the previous example,
The second oil chamber 46 'is limited by the outer face 58 of the bottom of the cylinder 38 ", by a second piston 60 integral with the butt 2 (and consequently of the piston 10' to which it is connected by a rod of the link. .. sound 62) and finally by the interior surface of a fixed cylinder 64 inside which slide the piston 60 and the cylinder 38 '.
It therefore appears that, according to this new pump-cylinder combination, the oil chamber 46 'plays the same role (and undergoes variations in volume) as the chamber 46 of the example shown in FIG. 3,
The chamber 66 does not play an active role and can be left in communication with the atmosphere through holes 68 Or on the contrary be in permanent communication, for example if the rod 62 is hollow with the chamber 46 ', On the chamber 66 is mounted a drain line 48 'equipped with a valve 52' with controlled opening and a channeli. 50 suction station with non-return valve.
There is schematically shown the control of the valve 52 'slaved to the position of the rod 14. A stop 70, carried by the rod 14, actuates, at the point of the advance stroke chosen for the uncoupling, a pivoting lever 72 which is connected by a linkage 74 to the slide or the like of the valve 52 '.
When this valve opens, the oil contained in the chamber 46 'is purged through the pipe 48' towards the tank until the end of stroke of the pistons 60 and 10 'while the cylinder 38 ", and consequently the the receiving organ remains motionless.
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As soon as the recoil movement of the piston 10 'begins, the oil contained in the chamber 44' is compressed, which applies the check valve of the non-return valve 56 ', and the cylinder 38 "is found to be driven backwards with the piston 10 'until the operating needle 76 of the non-return valve 56' meets a fixed stop 78. At this moment, the connection is uncoupled, the oil from the chamber 44 'bleeds into the chamber 46' at the same time as this glue sucks the oil from the tank through the pipe 50 and the non-return valve 56.
We see that it suffices to adjust the position of; the stop 70 to obtain the desired stroke or, if the stroke adjustment must be operated while running, to adjust the length of the linkage 74 to obtain the opening of the valve 52 'at the desired point of the stroke,
In the detailed representation of FIG. 5, which corresponds to the diagram of FIG. 4, the device is interposed between the butt 2 of a connecting rod 4 and the piston 80 of a variable flow pump, the body 82 of which is only partially shown and which may be of any type.
To the butt 2 are coupled in tandem the piston 60 and the piston 10 'which are joined by the rod 62. The piston 60 slides in the fixed cylinder 64 while the piston 10' slides in the mobile cylinder 38 '. which carries gaskets 84 and can sealingly slide inside the fixed cylinder 64. A guide ring 86 holds the outer shell 14 of the cylinder 38 "relative to the fixed cylinder 64.
The chamber 66, which does not play an active role in the operation of the device is, in this embodiment, in permanent communication through the rod 62 with the oil chamber 46 '.
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The non-return valve 56 ', the opening of which is controlled, at the end of the recoil stroke, by the finger 76 coming into contact with the stop 78 integral with the cylinder 64 is identical to that shown in FIG. 4.
The purge and suction valves 52 'and 56 shown in FIG. 4 are replaced by one or more non-return controlled opening valves 88, the operation of which is effected hydraulically and no longer mechanically. The valve 88 is mounted between a chamber 90 which communicates with the chamber 46 'and a low pressure oil tank or tarpaulin 92.
A stop 70 is mounted integral with the receiving member 14 and comes to bear, at the chosen point of the advance stroke where it is desired to disconnect the receiving member from the driving member, against an adjustable stop 93 which controls , by a linkage 94, the recoil of a drawer 96.
The spool 96 slides in a body 98 disposed in a chamber 100 - 102 which is in communication with the chamber 46 'and with a chamber 104 communicating with the interior face of the valve 88. The recoil of the spool 96 unmasks the orifices. tarpaulin 106-106 'which drops the pressure in the chambers 100-102-104, and therefore on the inner face of the cap 88 which opens.
The purging of the chamber 46 'can therefore be effected through an orifice of large section.
Starting from the position shown in the figure (end of the backward travel of the butt 2), the operation of the device is as follows: the piston 60 pushes back, via the oil mattress of the chamber 46 ', the piston 84 linked to cylinder 38 "which means that the motor and receiver components are coupled. At the point of the advance stroke chosen for the uncoupling, the stop 70 actuates the spool 96,
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the oil from the chamber 46 'is purged from the tank 92 so that the receiving member is no longer driven during this part of the race. The piston 10 'a' dono pushes into the cylinder 38 'and the volume of the chamber 44' increases, which causes a suction of oil from the chamber 46 'to the chamber 44' by the valve 56, which opens. .
During this phase of operation, the piston 38 "is prevented from moving backwards thanks to the control itself of the valve 88 which, in the event of backward movement, would automatically re-establish the coupling, and therefore the return of the piston 38" to its original state. advance end of stroke position, As soon as piston 60 returns, after the advance stroke end, the coupling is reestablished without shock at the start by the oil mattress which cannot escape from the room 44 '. The coupling is again broken, at the end of the short recoil of the piston 84 in the cylinder 64, by the meeting of the finger 76 of the non-return valve 56, with the fixed stop 78.
The running or stopping positioning of the stop 93 on the linkage 94, which determines the amplitude of the stroke, can be achieved by a hydraulic control of usual adjustable length with jack 108.
It may be advantageous, in particular in the case where the moving parts have relatively high speeds, to avoid coming into contact with impact at each cycle of a movable stop on a fixed stop (parts 70 and 93). which produces the sudden opening of the shutter slide 96,
As a variant, FIG. 6 shows a control system for a slide 96 '(fulfilling the same role as slide 96 of FIG. 5) in which the slide is driven by an alternating rectilinear movement of constant amplitude but original adjustable.
One of the ends 110 of a flexible link 112 (chain or cable) is secured to an integral console 70 '
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of the variable-stroke piston 80 of the pump 82. The flexible link passes over a pulley 114 whose axis is integral with the sliding spool 96 'and is wound at its other end on a drum whose angular position can be adjusted by means of a handwheel 118. A hand spring 120 keeps the transmission permanently taut.
With this type of return, the spool 96 'moves in synchronism with the piston 80 of the pump, but its stroke is half that of the piston. At each of the cycles, the narrowed portion 122 of the drawer 96 'uncovers the orifices 106 - 106' to cause the tarpaulin to be placed and the opening of the valve 88 as in the case of FIG. 5,
It can be seen that the adjustment of the total length of the flexible link 112 (by means of the drum 116) makes it possible to vary the point of the race where the orifices 106 - 106 'are discovered,
In the embodiment shown in FIG. 6, a balancing piston 124 is coupled, by means of a rod 126, to the spool 96 so as to cooperate with the spring 120 in maintaining the spool 122 in order to counterbalance the pressure in the tarpaulin 92.
Any motion transmission system other than the cable and pulley shown can also be used. read provided that the drawer is driven by a reciprocating movement pormannt of variable origin.
Of course, the invention is in no way limited to the example described and shown, it is capable of numerous variants accessible to those skilled in the art, depending on the applications envisaged and without deviating from this. that of the spirit of the invention.