Procédé de réglage du débit en liquide d'un orifice de section donnée et inst@n pour sa mise en oeuvre. La présente invention a pour objet un procédé de réglage du débit en liquide d'un orifice de section donnée. Ce procédé peut être utilisé avantageusement dans tous les cas où le débit de l'orifice doit être une fonc tion établie) préalablement, de la pression régnant à- l'aval dudit orifice.
Ce cas se présente, par exemple, dans toutes les com mandes hydrauliques de machines-outils, dans lesquelles la déplacement d'un organe (table d'une rectifieuse, chariot d'un tour, etc.) est provoqué par un piston se dépla çant dans un cylindre alimenté en liquide par une pompe.
Le réglage de la vitesse de déplacement de l'organe commandé est géné ralement obtenu, dans les installations ctuellement connues; en utilisant pour # l'alimentation du cylindre une partie sicu- lement du débit de la pompe, le débit excé dent s'échappant par une conduite d'échappe ment munie d'un organe de réglage de son débit; la. position de cet organe définissant le débit clé cette conduite étant réglée direc tement ou indirectement.
Ainsi, les installations de commandes hy drauliques pour machines-outils actuellement connues sont de l'un des deux types suivants a) Réglage de l'alimentation du cylindre du servomoteur hydraulique par modifica tion de la position d'un by-pass monté dans une conduite d'échappement reliant les tu bulures de refoulement et d'admission de la pompe.
b) Réglage de l'alimentation du cylindre du servomoteur hydraulique par modifica- tion de la perte de charge dans sa conduite d'alimentation par étranglement de cette dernière, un dispositif de décharge monté dans une conduite d'échappement reliée à la tubulure de refoulement de la pompe, permet d'évacuer le débit de cette dernière net pou vant être utilisé pour l'alimentation du cylindre.
Aucun de ces deux types d'installation ne peut donner satisfaction lorsque (comme c'est généralement le cas pour une machine- outil) on désire que la vitesse de déplace ment de l'organe commandé soit constante par exemple, et indépendante de la forca s'opposant au déplacement dudit organe commandé.
En effet, il est clair que dans un cas comme dans l'autre, la force s'opposant au déplacement de l'organe commandé provoque une variation du débit de la conduite d'échappement -et donc une variation in- templestive du débit d'alimentation du cylin dre, de sorte qu'en définitive la vitesse de déplacement dei l'organe commandé varie selon une fonction inverse de, la variation de la force s'opposant au déplacement de ce dernier.
Pour obvier à cet inconvénient, les cons tructeurs ont muni les installations de com mandes hydrauliques de pompes, surdimen- sionnées, c'est-à-dire dont le débit est sou vent un multiple du débit maximum néc@:
@- sacre pour l'alimentation du cylindre de commande. Dans ces installations une faible partie seulement du débit de la pompe étant utilisée., la variation de la force s'opposant au déplacement de l'organe commandé pro voque une variation plus réduite de la vi tesse de déplacement de ce dernier, que lorsque la pompe est dimensionnée de ma nière à livrer k débit nécessaire à l'alimen tation du cylindre.
Cet artifice a permis d'obtenir un déplacement de l'organe com mandé à une vitesse suffisamment constante pour permettre l'utilisation de telles instal lations pour la commande de certains organes de certaines machines (table de rectifieuse par exemple) pour lesquels les variations de la force s'opposant à leurs déplacements pré sentent de faibles amplitudes.
Il n'en, reste pas moins que les installations de commandes hydrauliques actuellement connues, malgré leurs grands avantages dus à leur simplicité, leur faible usure, et la pro gressivité qu'elle permettent de réaliser dans la variation da la vitesse de dépla- eement de l'organe commandé,
ne peuvent être envisagées pour la commande des dépla- cements d'organes dont les variations de la force s'opposant à leurs déplacements pré sentent de grandes amplitudes. De, plus, dans les quelques cas où elles peuvent être envisagées,
ces installations nécessitent une pompe capable de fournir un débit de beau coup supérieur à celui strictement nécessaire à la commande envisagée. Or, il est clair que le fonctionnement ininterrompu de cette pompe à son .régime maximum est en fait un grand gaspillage: d'énergie.
La présente invention a pour objet un procédé de réglage du débit en liquide d'un orifice de section libre donnée, alimenté par le débit partiel d'une pompe, l'excédent de débit de cette dernière étant évacué par une conduite d'échappement munie d'un organe de réglage de son débit.
Ce procédé tend à éliminer les inconvénients cités par le fait qu'on fait réagir sur ledit organe de réglage du débit de la conduite d'échappement, la pression de liquide régnaint # l'aval de l'ori- fice alimenté par la pompe, de sorte qu'on fait varier la pression dans la conduite d'ali- me:ntation de cet orifice selon une fonction préétablie de la pression régnant à l'aval du- dit orifice.
L'invention a. également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du pro cédé décrit ci-dessus. Cette installation se distingue des installations connues par le fait qu'elle comporte des organes de trans- mission reliant un espace situé à l'aval de l'orifice alimenté par la pompe à une chambre à volume variable et permettant de modifier la pression dans cette dernière en fonction de celle régnant à l'aval dudit
orifice, et par le fait qu'elle comporte un organe de com mande définissant le volume de ladite cham bre à volume variable, ainsi que la position de l'organe de réglage dû débit de la conduite d'échappement, de sorte que la pression dans la conduite d'alimentation de l'orifice ali menté par la pompe varie selon une fonc tion, choisie à l'avance, de la pression régnant à l'aval de cet orifice.
Le dessin annexé montre, schématique ment et à titre d'exemples, quelques formes d'exécutson d'une installation pour la mise en aeuvre du procédé.
La fig. 1 est un schéma des circuits hydrauliques d'une installation de commande; La fig.2 est une vue de détail d'une première variante d'exécution; La fig. 3 est une vue de détail d'une se conde variante d'exécution; La fig.4 est une vue partielle d'une autre variante d'exécution de l'installation.
L'installation représentée à titre d'exem ple à la fig. 1 est tout à fait schématique et comporte: Un réservoir 1 pour le liquide de com mande, relié par une conduite 2 à la tubu lure d'aspiration 3 d'une pompe 4.
Cette dernière est constituée dans la forme d'exé cution représentée par une machine rotative, mais il est évident que dans une autre forme d'exécution de l'installation cette pompe ro tative pourrait être remplacée par tout autre type de pompe colin-ue (pompe â engrenages, à vis, etc.). Sur la tubulure de refoulement 5 de cette pompe 4 est branchée, d'une part,
une conduite d'alimentation 6 d'un cylin dre 8 et, d'autre part, une conduite d'échappe ment 7. Dans ce cylindre 8 coulisse un piston 15 sur lequel agit une poussée R de valeur variable et qui tend à s'opposer au déplacement du piston sous la poussée V qu'exerce sur lui le liquide provenant de la pompe.
La conduite d'alimentation 6 est munie d'un orifice 9 dont la section libre peut être modifiée à volonté au moyen d'un organe de ma.noeuvre 10. Ce dernier peut être actionné manuellement ou automati quement et permet de modifier la vitesse de déplacement du piston 15.
La conduite d'échappement 7 débouche dans le réservoir 1. Dans une variante d'exé cution de l'installation représentée, cette con duite 7 pourrait se déverser dans un collec teur ou être reliée à la tubulure d'aspiration 3. La conduite 7 est pourvue d'un organe de réglage 11 de son débit en fluide, La position de cet organe 11 définit la section libre d'un orifice 12 par lequel le liquide peut s'échapper.
Comme dans d'autres installa tions de ce genre, l'organe 11. est soumis à une poussée spécifique (par cm\) F prati quement constante et tendant à provoquer un déplacement de l'organe 11 dans le sens d'une fermeture de l'orifice d'échappement 12. Cette poussée. spécifique F de valeur pra tiquement constante est exercée par un res sort 18.
Afin de rendre le débit de l'orifice 9 in dépendant de la force R tendant à s'opposer au déplacement du piston 15 dans le: cylin dre 8, l'installation comporte une conduite 14 reliant l'espace situé à l'aval de l'orifice 9 à, une chambre de volume variable. 16 déli mitée par l'organe 11.
Le fonctionnement de l'installation dé crite est le suivant: Lorsque la pompe 4 :est entraînée en rotation, elle aspire du liquide par la con duite 2 qu'elle refoule par sa tubulure de refoulement 5. Une partie du débit de cette dernière passe par la conduite d'alimenta tion 6 et entre dans le cylindre 8. Le débit de cette conduite d'alimentation est limité par la section libre de l'orifice 9 qui définit la vitesse de déplacement du piston 15.
L'excès du débit de la pompe s'écoule par la conduite d'échappement 7 en passant par l'orifice 12 dont la, section est définie par la position de l'organe 11. Or, ainsi qu'on peut aisément s'en rendre compte par l'exa men du dessin annexé, la position de cet organe 11 est définie par l'équilibre des poussées agissant sur ses deux faces opposées.
Ainsi, toute variation r de la force R, tendant à s'opposer au déplacement du piston, provoque une variation v de la pression spécifique V régnant dans le cylindre 8. Cette variation v de la pression se rép:ercute, sur l'organe de commande 11 dont la posi tion définit le débit de la conduite d'échappe ment 7.
Pour obtenir une vitesse constante du piston 15 quelles que soient les variations de R, il faut que le débit de liquide passant par l'orifice 9 de réglage de la vitesse de déplacement de l'organe commandé soit constant.
Pour que cette condition soit sa tisfaite, il est indispensable que la diffé- r'ence de pression spécifique P qui existe entre l'espace situé à l'amont et celui situé à l'aval do l'orifice 9, soit constante.
Lorsque R est nul, c'est-à-dire lorsqu'il n'y a pas de force s'opposant au déplacement du piston 15, V est nul, de sorte que la, pression régnant dans la conduite 14 et la chambre 16 est nulle. En conséquence, la. pression dans la conduite 6 est égale à P.
Lorsque R est constant et différent de zéro la pression dans le cylindre est eons- tante et égale à V. Cette pression V se trans met également dans la chambre 16 et la con duite 6.
En conséquence, la. différence de pression spécifique P entre la conduite 6 et le cylindre 8 est égale à P=F+V-V d'où P=F Dés qu'une variation r de la résistance R se manifeste, celle-ci produit une variation ?) de la pression régnant dans le cylindre 8.
La pression spécifique P est alors égale à <I>P =</I> F' <I>1-</I> (V + <I>v) -</I> (V -I- <I>v)</I> d'où.<I>P = F.</I>
Ainsi P reste constant indépendamment des variations de R, ceci grâce au fait que la pression (V + <I>v)</I> agit simultanément sur la face inférieure s et sur la face supérieure 8 du piston 11.
Quel que soit l'exemple envisagé avec n'ïmporte quelle variation v de la pression V. on constate pratiquement et mathématique ment quo P (pression qui fait couler le liquide à travers l'orifice 9) est toujours constant et égal à F, ceci pour autant que les sections 8 et s du piston 11 soient iden tiques. En conséquence, la vitesse du piston moteur 15 est bien constante elle aussi, quelles que soient les variations r de la résis tance R.
L'organe 11 est, en fait, un piston auto régulateur réglant automatiquement la sec tion de l'orifice 12 de manière que la diffé rence de pression P entre les espaces situés à l'amont et à l'aval de l'orifice 9 soit tou jours la même et reste constante indépendam ment des variations de R.
La vitesse de déplacement du piston 15 peut, par contre, être modifiée par la ma noeuvre de l'organe de manceuvre 10 qui dé finit la section libre de l'orifice 9.
De ce qui précède, on voit que le fonc- tionnement de l'installation pour la mise en #uvre du procédé objet de l'invention est extrêmement simple, de sorte qu'il ne peut se produire de troubles. On constate en par ticulier que dans la conduite 14 il ne se produit pas d'écoulement de liquide, ni dans un sens, ni dans l'autre,
de sorte que cette conduite ne représente en fait qu'un organe d,e# transmission permettant de faire agir la pression régnant dans le cylindre 8 sur l'organe de commande 11,
Cette conduite pourrait donc être remplacée dans une va- riante d'exécution de l'installation décrite par des organes de transmission mécanique.
Enfin, selon les dimensions, respectives données aux deux surfaces frontales s et S de l'organe de commande, il est possible de rendre la vitesse de déplacement de l'organe commandé variable suivant une fonction, choisie à l'avance, de la variation de la, force R tendant à s'opposer au déplacement dudit organe commandé. En effet, si, comme représenté à la fig. 2,
la surface<B>8</B> de la face frontale de l'organe 11 située dans la cham bre 16 est plus grande que celle s soumise à la pression<B>d</B>e la conduite d'alimentation 6, la variation de la vitesse de déplacement de l'organe commandé est proportionnelle à la variation de la force R tendant à s'opposer à son déplacement. Ainsi, à une augmentation de R correspond une augmentation de la vitesse de l'organe commandé.
Ceci résulte du fait que, pour rétablir l'égalité des pous sées agissant sur les deux faces S' et s de l'organe 11 après une variation r de la force R, il est nécessaire que la pression dans la conduite d'alimentation 6 subisse une variation de même signe, mais de plus grande amplitude que la variation de la. pression dans le cylindre de commande 8 due à la variation de la force R.
Ainsi, pour chaque valeur de la force R, l'organe de commande prend une nouvelle position d'équi libre qui définit (la section libre de l'orifice 9 restant constante) la vitesse de déplacement de l'organe commandé.
Par contre, si, comme représenté à la fig. 3, la section S est plus petite que la section s, les variations de la pression dans la. con duite 6 sont de plus faible amplitude que celles provoquées dans le cylindre 8 par les variations de la force R.
Dans ce cas, la variation de la vitesse de l'organe commandé est inversement proportionnelle à la varia tion de la force R, c'est-à-dire qu'à une augmentation de la, force R correspond une réduction de la vitesse dg déplacement de l'organe commandé.
Enfin, dans une variante d'exécution, l'installation décrite peut comporter des moyens permettant de maintenir le fluide à une température pratiquement constante, de manière à éviter des variations intempestives de débit de l'orifice 9 dues à des variations do la viscosité du fluide de commande, A cet effet, l'installation peut comporter, comme représenté à la fig.4, un réservoir 1 muni d'un radiateur constitué par un faisceau tubulaire 25 et d'un dispositif de chauffage constitué par un corps de chauffe électrique 26.
Un relais thermostatique 27 sensible à la température du liquide contenu dans le réservoir, commande automatiquement et selon la température du liquide la mise #-n et hors circuit du corps de chauffe. Un ventilateur 28, entraîné par le moteur 29 de la pompe 4, établit un courant d'air à travers le faisceau tubulaire.
Il est évident que le ventilateur pourrait aussi être en traîné par son moteur propre, la. mise: en et hors circuit de cer dernier pouvant également être commandée par le relais thermostatique.