EP0316500B1 - Dispositif de commande d'un piston logé dans un cylindre - Google Patents

Dispositif de commande d'un piston logé dans un cylindre Download PDF

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EP0316500B1
EP0316500B1 EP87810677A EP87810677A EP0316500B1 EP 0316500 B1 EP0316500 B1 EP 0316500B1 EP 87810677 A EP87810677 A EP 87810677A EP 87810677 A EP87810677 A EP 87810677A EP 0316500 B1 EP0316500 B1 EP 0316500B1
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EP
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valve
plate
cylinder
spaces
duct
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EP0316500A1 (fr
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Jean-Pierre Ramillon
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Parker Hannifin Manufacturing Switzerland SA
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Honeywell Lucifer SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/06—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with two or more servomotors
    • F15B13/08—Assemblies of units, each for the control of a single servomotor only
    • F15B13/0803—Modular units
    • F15B13/0807—Manifolds

Definitions

  • a double-acting cylinder comprising a piston displaceable in a chamber closed at each end
  • the piston is controlled by a four-way valve, with two outlet orifices, arranged to alternately connect the spaces located on each side of the piston to a source of pressurized fluid and one or two exhaust lines that return fluid to a reservoir when it is oil.
  • the cylinder only comprises a space into which the fluid under pressure is sent. In this case, it is a single acting cylinder.
  • the space opposite to that intended to be pressurized communicates with the atmosphere and, under the effect of the reciprocating action of the piston, sucks in air then rejects it into the ambient air.
  • the piston being generally lubricated - even if the fluid, under pressure, is compressed air - the lubricant is therefore in contact with the ambient air, which cannot be accepted in certain fields of application, in particular in industries food, pharmaceutical, chemical, where it is absolutely necessary to avoid contamination of products with lubricant, even in infinitesimal quantities.
  • said space had to be closed and be connected to a pipe making it possible to recover the air and the oil vapors, which required a particular installation.
  • the invention aims to use a control device which can be easily adapted to single-acting cylinders or double-acting cylinders.
  • This object is achieved thanks to the fact that to allow, as desired, to communicate the other space, either alternately with the pressure source and with an exhaust pipe, or continuously with an exhaust pipe, the valve has a flat surface onto which the two outlet openings open, the valve also comprising an internal duct also opening onto this flat surface, this duct being connected to the exhaust pipe of the valve, means making it possible to connect the valve to the cylinder in two different positions for which one of said spaces is connected, either to the internal conduit of the valve, or to one of its outlet orifices, the latter means comprising an intermediate plate mechanically connecting the valve to the cylinder, this plate having passages extending from 'one of its faces to its other face to communicate the outlet ports of the valve with said spaces of the cylinder, the surface of the latter p resent a flat portion on which open two conduits leading respectively to each of said spaces, said plate being shaped so as to
  • Figure 1 schematically shows a four-way valve connected to a double-acting cylinder.
  • FIG. 2 is a similar view showing the position of the valve for controlling a displacement of a piston housed in the cylinder in the opposite direction to that given in FIG. 1.
  • Figures 3 and 4 are simplified views similar to Figures 1 and 2 in the case of a single-acting cylinder.
  • FIG. 5 shows in plan a plate having passages for communicating the outlet orifices of the valve with the spaces of the cylinder.
  • a slide valve comprises a body 1 in which a slide 2 can be moved by any suitable means acting on this slide.
  • This four-way valve conventionally has two outlet orifices 3 and 4 and an orifice 5 for admission of pressurized fluid.
  • the body 1 also has two exhaust channels 6 and 7, intended to be connected to a common exhaust pipe, not shown.
  • the channels 6 and 7 could be connected together by a passage provided in the body 1, so that the valve would have only one exhaust port to be connected to said pipe.
  • the inlet 5 is connected to the outlet 4 by the space 8, delimited by the two bearing surfaces 9 and 10 of the drawer, while the outlet 3 is connected to the channel 6 through the space 11 between the ranges 9 and 12. It should be noted that a channel 13 having an outlet orifice 14 also opens into the space 11.
  • the valve is intended to control the movements of a piston 15 displaceable inside a cylinder 16.
  • This piston 15 is integral with a rod 17 making it possible to transmit the movements of the piston to any external movable part.
  • the cylinder 16 also has a flat portion 18 and contains two conduits 19 and 20, intended to connect the outlet orifices 3 and 4 to the spaces 21 and 22, located on either side of the piston 15.
  • the plate 23 can occupy two different positions between the cylinder and the valve, so as to ensure different communications between the outlet orifices of the valve and the spaces 21 and 22.
  • the passage 26 of the plate 23 is unused, the spaces 21 and 22 being placed in communication with the orifices 3 and 4 of the valve by the passages 24 and 25 of the plate 23.
  • the valve occupies its other position in which the inlet port 5 communicates through the space 11 with the outlet 3, while the outlet 4 and the exhaust channel 7 are connected between them through the space 8 between the ranges 9 and 10.
  • the pressurized fluid is brought into the space 21, which pushes the piston 15 to the right, while in the case of Figure 1 the fluid under pressure was brought into the space 22 to move the piston 15 to the left.
  • the same elements can be used, as shown in FIGS. 3 and 4. Only the mounting position of the plate 23 is changed in the sense that it has been subjected to a 180 ° pivoting so that the side of this plate which was on the right of figure 1 comes to be placed on the left side.
  • the conduit 20 always communicates through the passage 25 of the plate with the outlet 4 of the valve.
  • the conduit 19 now communicates through the passage 26 with the outlet channel 13 of the valve, the outlet orifice 3 is now closed by the plate 23.
  • the passage 24 of the plate 23 is now unused.
  • the space 21 of the cylinder 16, which contains a return spring 29, is continuously in communication with the exhaust pipe, not shown, this communication being established by the pipe 19, the passage 26, the channel 13 , space 11 and channel 6.
  • the impurities which can be brought into space 21, for example the oil vapors which are always present in the case of a piston 15 controlled by air compressed are only in connection with the pipe exhaust not shown, the latter may be provided with a filter or be extended to lead to a space outside the room in which the cylinder 16 is used.
  • FIG. 3 shows the position of the valve in which the space 22 is connected to the orifice 5 for supplying pressurized fluid and FIG. 4 shows this space 22 connected to the exhaust orifice 7.
  • Figure 5 shows a possible embodiment of the plate 23. It is rectangular and has two holes 30 and 31 intended to be engaged on studs integral with either the flat portion 18 of the cylinder, or the face of the body 1 which has the outlet orifices 3 and 4, or of both at the same time. It is thus possible to place the plate in two positions offset by 180 °, the bore 30 coming to take the place of the bore 31 and vice versa.
  • the plate also has two holes 32 and 33, intended to communicate the outlet orifices 3 or 14 with the conduit 19, depending on the position given to the plate 23, the hole 38 communicating in the two positions with the conduit 20.
  • the hole 33 communicates with one end of a groove 34, formed in the face of the plate which must be in contact with the flat portion 18 of the cylinder 16, the other end of this groove being situated opposite the orifice 19
  • a seal 35 with multiple loops is provided on said face and surrounds the hole 32, the hole 38 and the hole 33 with the groove 34.
  • the seal 39 on the opposite face of the plate which must be in contact with the body 1 also has two portions 36 and 37, intended to close one of the orifices 3 or 14, depending on which direction the plate 23 is mounted.
  • the plate is provided on each of its faces with seals 35 and 39 to seal on the one hand with the orifices of the valve and on the other hand with the conduits 19 and 20.
  • the plate 23 it is advantageous for the plate 23 to carry means for locating its two positions, these means possibly being in particular visual or mechanical.

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Description

  • On connaît déjà des dispositifs de commande d'un piston logé dans un cylindre fermé à chaque extrémité, ce cylindre étant commandé par une valve à deux orifices de sortie, agencée pour relier au moins un des espaces situés de chaque côté du piston alternativement à une source de fluide sous pression et à une conduite d'échappement (voir par exemple les brevets USA 752.472 et 1.604.587).
  • Dans le cas d'un cylindre à double effet comprenant un piston déplaçable dans une chambre fermée à chaque extrémité, le piston est commandé par une valve à quatre voies, avec deux orifices de sortie, agencée pour relier alternativement les espaces situés de chaque côté du piston à une source de fluide sous pression et à une ou deux conduites d'échappement qui reconduisent le fluide à un réservoir quand il s'agit d'huile.
  • Dans d'autres réalisations, le cylindre ne comprend qu'un espace dans lequel on envoie le fluide sous pression. Dans ce cas, il s'agit d'un cylindre à simple effet.
  • Il est connu que les deux sortes de cylindres peuvent être commandées par le même type de valve en bouchant les orifices non utilisés dans le cas d'une commande d'un cylindre à simple effet.
  • Dans ce dernier cas, l'espace opposé à celui prévu à être mis sous pression communique avec l'atmosphère et, sous l'effet du va-et-vient du piston, aspire de l'air puis le rejette dans l'air ambiant. Le piston étant généralement lubrifié - même si le fluide, sous pression, est de l'air comprimé - le lubrifiant est donc en contact avec l'air ambiant, ce qui ne peut être accepté dans certains domaines d'application, notamment dans les industries alimentaires, pharmaceutiques, chimiques, où il faut absolument éviter la contamination des produits par du lubrifiant, même en quantités infinitésimales. Pour remédier à cet inconvénient, ledit espace devait être fermé et être relié à une conduite permettant de récupérer l'air et les vapeurs d'huile, ce qui demandait une installation particulière.
  • L'invention a pour but d'utiliser un dispositif de commande pouvant être adapté facilement à des cylindres à simple effet ou des cylindres à double effet. Ce but est atteint grâce au fait que pour permettre, à choix, de faire communiquer l'autre espace, soit alternativement avec la source de pression et à une conduite d'échappement, soit continuellement avec une conduite d'échappement, la valve présente une surface plane sur laquelle débouchent les deux orifices de sortie, la valve comprenant aussi un conduit interne débouchant aussi sur cette surface plane, ce conduit étant relié a la conduite d'échappement de la valve, des moyens permettant de relier la valve au cylindre dans deux positions différentes pour lesquelles un desdits espaces est relié, soit au conduit interne de la valve, soit à un de ses orifices de sortie, ces derniers moyens comprenant une plaque intermédiaire reliant mécaniquement la valve au cylindre, cette plaque présentant des passages s'étendant d'une de ses faces à son autre face pour faire communiquer les orifices de sortie de la valve avec lesdits espaces du cylindre, la surface de ce dernier présentant une portion plane sur laquelle débouchent deux conduits menant respectivement à chacun desdits espaces, ladite plaque étant conformée de façon à pouvoir occuper deux positions différentes entre le cylindre et la valve, les passages de la plaque étant disposés de façon à assurer la communication d'un des espaces du cylindre, soit avec le conduit interne de la valve, soit avec un de ses orifices de sortie, selon la position occupée par la plaque.
  • Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif faisant l'objet de l'invention.
  • La figure 1 montre schématiquement une valve à quatre voies reliée à un cylindre à double effet.
  • La figure 2 est une vue analogue montrant la position de la valve pour commander un déplacement d'un piston logé dans le cylindre dans le sens inverse de celui donné par la figure 1.
  • Les figures 3 et 4 sont des vues simplifiées analogues aux figures 1 et 2 dans le cas d'un cylindre à simple effet.
  • La figure 5 représente en plan une plaque présentant des passages pour faire communiquer les orifices de sortie de la valve avec les espaces du cylindre.
  • En référence à la figure 1, une valve à tiroir comprend un corps 1 dans lequel un tiroir 2 peut être déplacé par tout moyen approprié agissant sur ce tiroir. Cette valve à quatre voies présente de façon conventionnelle deux orifices de sortie 3 et 4 et un orifice 5 d'admission de fluide sous pression. Le corps 1 présente encore deux canaux d'échappement 6 et 7, destinés à être reliés à une conduite d'échappement commune non représentée. Bien entendu, les canaux 6 et 7 pourraient être reliés entre eux par un passage prévu dans le corps 1, de sorte que la valve ne présenterait qu'un seul orifice d'échappement à relier à ladite conduite.
  • Dans la position représentée, l'orifice d'admission 5 est relié a l'orifice de sortie 4 par l'espace 8, délimité par les deux portées 9 et 10 du tiroir, tandis que l'orifice de sortie 3 est relie au canal 6 par l'espace 11 compris entre les portées 9 et 12. Il y a lieu de remarquer qu'un canal 13 présentant un orifice de sortie 14 débouche également dans l'espace 11.
  • La valve est destinée à commander les déplacements d'un piston 15 déplaçable à l'intérieur d'un cylindre 16. Ce piston 15 est solidaire d'une tige 17 permettant de transmettre les mouvements du piston à toute pièce mobile extérieure. Le cylindre 16 présente encore une portion plane 18 et contient deux conduits 19 et 20, destinés à relier les orifices de sortie 3 et 4 aux espaces 21 et 22, situés de part et d'autre du piston 15.
  • La communication entre les orifices 3 et 4 et les conduits 19 et 20 se fait par l'intermédiaire d'une plaque 23 serrée entre la valve et le cylindre 16, cette plaque présentant des passages 24, 25 et 26, s'étendant d'une de ses faces à l'autre.
  • La plaque 23 peut occuper deux positions différentes entre le cylindre et la valve, de façon à assurer des communications différentes entre les orifices de sortie de la valve et les espaces 21 et 22. Dans le cas illustré aux figures 1 et 2, le passage 26 de la plaque 23 est inutilisé, les espaces 21 et 22 étant mis en communication avec les orifices 3 et 4 de la valve par les passages 24 et 25 de la plaque 23.
  • Dans la position représentée à la figure 2, la valve occupe son autre position dans laquelle l'orifice 5 d'entrée communique par l'espace 11 avec la sortie 3, tandis que la sortie 4 et le canal d'échappement 7 sont reliés entre eux par l'espace 8 compris entre les portées 9 et 10. Ainsi, le fluide sous pression est amené dans l'espace 21, ce qui repousse le piston 15 vers la droite, tandis que dans le cas de la figure 1 le fluide sous pression était amené dans l'espace 22 pour déplacer le piston 15 vers la gauche.
  • Dans le cas des figures 1 et 2, les passages de la plaque 23 permettent de relier le cylindre 16 au corps 1 de la valve pour obtenir un fonctionnement tout à fait conventionnel.
  • Lorsque le cylindre à commander est du type à simple effet, les mêmes éléments peuvent être utilisés, comme le montre les figures 3 et 4. Seule la position de montage de la plaque 23 est changée en ce sens qu'on lui a fait subir un pivotement de 180° pour que le côté de cette plaque qui était à droite de la figure 1 vienne se placer du côté gauche. Dans cette nouvelle position de la plaque, le conduit 20 communique toujours par le passage 25 de la plaque avec la sortie 4 de la valve. Par contre, le conduit 19 communique maintenant par le passage 26 avec le canal 13 de sortie de la valve, l'orifice de sortie 3 étant maintenant obturé par la plaque 23. Le passage 24 de la plaque 23 est maintenant inutilisé.
  • Grâce à cette disposition, l'espace 21 du cylindre 16, qui renferme un ressort de rappel 29, est continuellement en communication avec la conduite d'échappement non représentée, cette communication étant établie par le conduit 19, le passage 26, le canal 13, l'espace 11 et le canal 6. De cette façon, les impuretés pouvant être amenées dans l'espace 21, par exemple les vapeurs d'huile qui sont toujours présentes dans le cas d'un piston 15 commandé par de l'air comprimé, sont uniquement en liaison avec la conduite d'échappement non représentée, cette dernière pouvant être munie d'un filtre ou être prolongée pour déboucher dans un espace extérieur au local dans lequel le cylindre 16 est employé.
  • La figure 3 montre la position de la valve dans laquelle l'espace 22 est relié à l'orifice 5 d'amenée de fluide sous pression et la figure 4 montre cet espace 22 relié à l 'orifice d'échappement 7.
  • La figure 5 montre une forme d'exécution possible de la plaque 23. Celle-ci est de forme rectangulaire et présente deux perçages 30 et 31 destinés à être engagés sur des tétons solidaires soit de la portion plane 18 du cylindre, soit de la face du corps 1 qui présente les orifices de sortie 3 et 4, ou encore des deux à la fois. Il est ainsi possible de placer la plaque dans deux positions décalées de 180°, le perçage 30 venant prendre la place du perçage 31 et réciproquement. La plaque présente encore deux trous 32 et 33, destinés à faire communiquer les orifices de sortie 3 ou 14 avec le conduit 19, suivant la position donnée à la plaque 23, le trou 38 communiquant dans les deux positions avec le conduit 20.
  • Le trou 33 communique avec une extrémité d'une rainure 34, ménagée dans la face de la plaque qui doit être en contact avec la portion plane 18 du cylindre 16, l'autre extrémité de cette rainure étant située en regard de l'orifice 19. Un joint d'étanchéité 35 à boucles multiples est prévu sur ladite face et entoure le trou 32, le trou 38 et le trou 33 avec la rainure 34. Le joint 39 sur la face opposée de la plaque qui doit être en contact avec le corps 1 présente encore deux portions 36 et 37, destinées à obturer l'un des orifices 3 ou 14, suivant dans quel sens la plaque 23 est montée. Ainsi, la plaque est munie sur chacune de ses faces de joints 35 et 39 pour assurer l'étanchéité d'une part avec les orifices de la valve et d'autre part avec les conduits 19 et 20.
  • Bien entendu, il est avantageux que la plaque 23 porte des moyens de repérage de ses deux positions, ces moyens pouvant être notamment visuels ou mécaniques.

Claims (5)

  1. Dispositif de commande d'un piston (15) logé dans un cylindre (16) fermé à chaque extrémité, ce cylindre (16) étant commandé par une valve (1, 2) à deux orifices de sortie (3, 4), agencée pour relier au moins un des espaces (21, 22) situés de chaque côté du piston (15) alternativement à une source de fluide sous pression et à une conduite d'échappement, caractérisé en ce que, pour permettre, à choix, de faire communiquer l'autre espace, soit alternativement avec la source de pression et à une conduite d'échappement (6, 7), soit continuellement avec une conduite d'échappement (6), la valve (1, 2) présente une surface plane sur laquelle débouchent les deux orifices de sortie (3, 4), la valve comprenant aussi un conduit interne (13) débouchant aussi sur cette surface plane, ce conduit (13) étant relié à la conduite d'échappement (6) de la valve, des moyens (23) permettant de relier la valve au cylindre dans deux positions différentes pour lesquelles un desdits espaces (21, 22) est relié, soit au conduit interne (13) de la valve, soit à un (3) de ses orifices de sortie (3, 4), ces derniers moyens comprenant une plaque intermédiaire (23) reliant mécaniquement la valve (1, 2) au cylindre (16), cette plaque (23) présentant des passages (24, 25, 26) s'étendant d'une de ses faces à son autre face pour faire communiquer les orifices de sortie (3, 4) de la valve avec lesdits espaces (21, 22) du cylindre (16), la surface de ce dernier présentant une portion plane (18) sur laquelle débouchent deux conduits (19, 20) menant respectivement à chacun desdits espaces (21, 22), ladite plaque (23) étant conformée de façon à pouvoir occuper deux positions différentes entre le cylindre (16) et la valve (1, 2), les passages de la plaque (23) étant disposés de façon à assurer la communication d'un des espaces (21, 22) du cylindre, soit avec le conduit interne (13) de la valve, soit avec un de ses orifices de sortie (3 ou 4), selon la position occupée par la plaque.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le passage de la plaque de l'une de ses positions dans l'autre est obtenu par un pivotement de cette plaque autour d'un axe perpendiculaire à ses faces.
  3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans une de ses positions, la plaque obture un (3) des orifices de sortie de la valve.
  4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la plaque est munie sur chacune de ses faces de joints (35, 39) pour assurer l'étanchéité, d'une part avec les orifices de la valve et d'autre part avec les conduits menant auxdits espaces.
  5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la plaque (23) porte des moyens visuels de repérage de ses deux positions.
EP87810677A 1987-11-19 1987-11-19 Dispositif de commande d'un piston logé dans un cylindre Expired - Lifetime EP0316500B1 (fr)

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