FR2582060A1 - PRESSURE AMPLIFIER SYSTEM - Google Patents
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Abstract
LE SYSTEME AMPLIFICATEUR DE PRESSION SELON LA PRESENTE INVENTION COMPREND QUATRE ENSEMBLES DE PISTON ET CYLINDRE 3, 1A; 4, 2; 6, 2; 21, 1B ALIGNES COAXIALEMENT. LE PISTON DU PREMIER ENSEMBLE DEPLACE UNE TIGE DE PISTON COMMUNE SOUS L'ACTION D'UNE PRESSION DE FLUIDE PRIMAIRE. LE PISTON 4 DU SECOND ENSEMBLE EST SOLIDAIRE DE LA TIGE DE PISTON 6 ET COMPORTE UN PASSAGE DE FLUIDE 18 POUR POUVOIR CONTINUER A SE DEPLACER DANS LA DIRECTION DE LA COURSE DE TRAVAIL ET DE MANIERE A PORTER LE FLUIDE DE TRAVAIL A UNE PRESSION AMPLIFIEE. EN UN POINT PREDETERMINE DE LA COURSE DE TRAVAIL, LE TROISIEME ENSEMBLE DE PISTON ET DE CYLINDRE PORTE LA PRESSION DU FLUIDE DE TRAVAIL A UN NIVEAU SUPERIEUR. LE QUATRIEME ENSEMBLE COMPREND UN PISTON FLOTTANT 21 ET UN CYLINDRE 1B EN COMMUNICATION FLUIDIQUE AVEC LES CYLINDRES DES SECOND ET TROISIEME ENSEMBLES PENDANT LA COURSE DETRAVAIL AVANT D'ATTEINDRE LEDIT POINT PREDETERMINE. UNE VALVE 14 PERMET D'APPLIQUER LA PRESSION DE FLUIDE PRIMAIRE AU QUATRIEME PISTON PENDANT UNE PERIODE DE TEMPS AVANT L'APPLICATION DE LA PRESSION DE FLUIDE PRIMAIRE AU PISTON DU PREMIER ENSEMBLE. APPLICATIONS: ENTRE AUTRES, SERRAGE DES PIECES DANS LES PRESSES DE POINCONNAGE.THE PRESSURE AMPLIFIER SYSTEM ACCORDING TO THE PRESENT INVENTION INCLUDES FOUR PISTON AND CYLINDER ASSEMBLIES 3, 1A; 4, 2; 6, 2; 21, 1B COAXIALLY ALIGNED. THE PISTON OF THE FIRST ASSEMBLY MOVES A COMMON PISTON ROD UNDER THE ACTION OF PRIMARY FLUID PRESSURE. THE PISTON 4 OF THE SECOND ASSEMBLY IS SOLID WITH THE PISTON ROD 6 AND HAS A FLUID PASSAGE 18 TO BE ABLE TO CONTINUE TO MOVE IN THE DIRECTION OF THE WORKING STROKE AND SO AS TO BRING THE WORKING FLUID AT AN AMPLIFIED PRESSURE. AT A PREDETERMINED POINT OF THE WORKING STROKE, THE THIRD PISTON AND CYLINDER ASSEMBLY RAISES THE PRESSURE OF THE WORKING FLUID TO A HIGHER LEVEL. THE FOURTH SET CONSISTS OF A FLOATING PISTON 21 AND CYLINDER 1B IN FLUID COMMUNICATION WITH THE CYLINDERS OF THE SECOND AND THIRD SETS DURING THE WORKING STROKE BEFORE REACHING THIS PREDETERMINED POINT. A VALVE 14 ALLOWS THE PRIMARY FLUID PRESSURE TO BE APPLIED TO THE FOURTH PISTON FOR A PERIOD OF TIME BEFORE THE PRIMARY FLUID PRESSURE IS APPLIED TO THE PISTON OF THE FIRST ASSEMBLY. APPLICATIONS: AMONG OTHERS, CLAMPING OF PARTS IN PUNCHING PRESSES.
Description
Système amplificateur de pression.Pressure booster system.
la présente invention concerne les agencements the present invention relates to fittings
de vérin hydraulique amplificateurs de pression conve- of hydraulic cylinder pressure amplifiers
nant pour être utilisés dans les presses de poinçonnage et autres machines analogues. L'invention a trait, plus nant for use in punching presses and other similar machines. The invention relates, more
particulièrement, à un système d'amplification de pres- particularly to a pressure amplification system
sion utilisant une pluralité d'agencements de piston et de cylindre capables de porter, par exemple, un fluide de travail à trois niveaux ou paliers différents de pression. Les systèmes amplificateurs de pression portant un fluide de travail à deux niveaux ou paliers de pression sont connus d'après les brevets canadiens sion using a plurality of piston and cylinder arrangements capable of carrying, for example, a working fluid at three different pressure levels or stages. Pressure booster systems carrying a working fluid at two levels or pressure stages are known from Canadian patents
1 052 234 et 1 132 441.1,052,234 and 1,132,441.
Les systèmes amplificateurs de pression connus utilisent un agencement coaxial de trois ensembles de piston et cylindre, dont les pistons se déplacent de concert grâce au fait qu'ils sont tous montés sur une tige de piston commune. Un premier agencement de piston et de cylindre, actionné par une pression, par exemple une pression d'air comprimé, déplace les pistons des trois ensembles coaxiaux dans la direction de la course de travail de manière à agir sur un fluide de travail contenu dans les second et troisième cylindres qui sont pourvus d'une communication fluidique pendant, au moins, Known pressure booster systems use a coaxial arrangement of three sets of piston and cylinder, the pistons of which move together due to the fact that they are all mounted on a common piston rod. A first piston and cylinder arrangement, actuated by a pressure, for example a compressed air pressure, displaces the pistons of the three coaxial assemblies in the direction of the working stroke so as to act on a working fluid contained in the second and third cylinders which are provided with fluid communication during, at least,
la partie initiale de la course de travail. the initial part of the working race.
Le second ensemble piston-cylindre de l'agen- The second piston-cylinder assembly of the agen-
cement est pourvu d'un moyen de fuite, grâce à un ajus- cement is provided with a means of escape, thanks to an adjustment
tement lâche entre le piston et le cylindre ou à des trous de fuite ménagés à travers le second piston. Le second ensemble piston-cylindre porte le fluide de travail à un premier niveau de pression et, par suite de la fuite qui se produit dans cet ensemble, la tige de loosely between the piston and the cylinder or to leakage holes made through the second piston. The second piston-cylinder assembly brings the working fluid to a first pressure level and, as a result of the leakage which occurs in this assembly, the rod
2 25820602 2582060
piston commune se déplace dans la direction de la course de travail, de telle sorte que le troisième ensemble piston-cylindre entre en fonction et fournit le second niveau de pression, c'est-à-dire la pression finale de la course motrice. Dans le fonctionnement des systèmes connus, le premier niveau est utilisé généralement pour bloquer la pièce sur la table de la presse au moyen d'une plaque d'éjection et le second niveau est utilisé pour l'action common piston moves in the direction of the working stroke, so that the third piston-cylinder assembly comes into operation and provides the second level of pressure, i.e. the final pressure of the driving stroke. In the operation of known systems, the first level is generally used to block the workpiece on the press table by means of an ejection plate and the second level is used for the action
de poinçonnage.of punching.
Bien que les systèmes connus donnent entière- Although known systems give full-
ment satisfaction, il est souhaitable d'y incorporer un système amplificateur de pression qui est éventuellement satisfaction, it is desirable to incorporate a pressure intensifier system which may be
combiné avec un système de plongeur intégré et qui pre- combined with an integrated plunger system that pre-
sente une course de travail plus longue de telle sorte que l'on puisse, par exemple, introduire plus facilement les pièces dans l'endroit oàest exécuté le poinçonnage feels a longer working stroke so that, for example, it is easier to insert the parts into the place where the punching is carried out
ou les en retirer. On peut obtenir ce résultat, bien en- or remove them. We can get this result, well-
tendu, à l'aide des systèmes connus en augmentant la longueur de la course de travail. Toutefois, il en tensioned, using known systems by increasing the length of the working stroke. However, there are
résulte un gaspillage d'énergie, et d'une façon géné- is a waste of energy, and generally
rale, des dispositifs amplificateurs de pression plus rale, pressure boosting devices more
grands que ce qui est souhaitable.larger than is desirable.
C'est pourquoi, un objet de la présente inven- This is why an object of the present invention
tion est de fournir un amplificateur de pression qui permet de porter un fluide de travail à trois niveaux de pression. Un autre objet de la présente invention est de fournir un amplificateur de pression qui peut présenter une course de travail plus longue que la course normale ou un déplacement plus important du fluide de travail tion is to provide a pressure booster which allows to carry a working fluid at three pressure levels. Another object of the present invention is to provide a pressure booster which can have a longer working stroke than the normal stroke or a greater displacement of the working fluid
avec une utilisation minimale d'énergie supplémentaire. with minimal additional energy use.
Selon la présente invention, on ajoute un According to the present invention, a
quatrième ensemble piston-cylindre à l'agencement coa- fourth piston-cylinder assembly with coa-
xial connu, ce quatrième ensemble étant pourvu de ce ce que l'on appelle un piston flottant que l'on met en fonction initialement en lui appliquant par commutation la pression principale pour faire passer le fluide de travail du quatrième cylindre, qui au début de la course de travail est en communication de fluide avec le second cylindre (et le troisième cylindre), dans les second et troisième cylindres de manière à appliquer à ces derniers un premier niveau de pression égal à celui de la source primaire. Ce premier niveau de pression est suffisant pour rattraper le flottement, c'est-à-dire pour déplacer le plongeur sur une distance de parcours libre afin de l'amener contre une pièce se trouvant sur xial known, this fourth assembly being provided with what is called a floating piston which is put into operation initially by applying to it by switching the main pressure to pass the working fluid from the fourth cylinder, which at the start of the working stroke is in fluid communication with the second cylinder (and the third cylinder), in the second and third cylinders so as to apply to the latter a first pressure level equal to that of the primary source. This first pressure level is sufficient to compensate for the floating, that is to say to move the plunger over a free travel distance in order to bring it against a part lying on
la table d'une machine-outil.the table of a machine tool.
Ensuite, on applique la pression primaire au Then apply the primary pressure to the
piston du premier ensemble piston-cylindre de l'agen- piston of the first piston-cylinder assembly of the
cement coaxial pour déplacer la tige de piston, conjoin- coaxial cement to move the piston rod, joint
tement avec les second et troisième pistons, dans la di- with the second and third pistons, in the di-
rection de la course de travail. Une pression amplifiée rection of the working stroke. Amplified pressure
est appliquée au fluide de travail par le second en- is applied to the working fluid by the second
semble piston-cylindre. Par suite de la fuite de déri- seems piston-cylinder. As a result of the diversion leak
vation de cet ensemble, les pistons et la tige conti- vation of this assembly, the pistons and the conti
nuent à se déplacer dans la direction de la course de travail, de manière à fermer ensuite la communication entre les second et quatrième cylindres au moyen du troisième piston qui pénètre dans le troisième cylindre et qui agit comme un élément d'étanchéité entre les second et quatrième cylindres. Ensuite, la pression exercée sur le fluide de travail est déterminée par le troisième ensemble piston-cylindre et on obtient le palier final de pression. Les superficies de travail utiles des second et troisième pistons sont choisies de manière que le palier final de pression soit le plus élevé, les deux paliers correspondant à des pressions supérieures à celles produites par la source de pression move to move in the direction of the working stroke, so as to then close the communication between the second and fourth cylinders by means of the third piston which penetrates into the third cylinder and which acts as a sealing element between the second and fourth cylinder. Then, the pressure exerted on the working fluid is determined by the third piston-cylinder assembly and the final pressure level is obtained. The useful working surfaces of the second and third pistons are chosen so that the final pressure level is the highest, the two levels corresponding to pressures higher than those produced by the pressure source
4 25820604 2582060
primaire grace au piston flottant. De cette manière, on obtient un amplificateur à trois paliers de pression avec la possibilité d'une longue course à basse pression primary thanks to the floating piston. In this way, an amplifier with three pressure stages is obtained with the possibility of a long stroke at low pressure.
de manière à préserver l'énergie et à permettre simulta- so as to conserve energy and allow simulta-
nément un espace libre plus grand entre un plongeur de travail et une table de presse. On va maintenant décrire la présente invention en se référant aux figures des dessins, parmi lesquelles: la figure 1 montre l'amplificateur de pression avant le déclenchement d'une course de travail; la figure 2 montre l'amplificateur de pression Clearly a larger free space between a working plunger and a press table. The present invention will now be described with reference to the figures of the drawings, among which: FIG. 1 shows the pressure amplifier before the start of a working stroke; figure 2 shows the pressure booster
au piston flottant duquel est appliqué la pression prin- to the floating piston from which the main pressure is applied
cipale; et les figures 3 et 4 montrent l'amplificateur de pression dans des positions intermédiaire et finale cipal; and Figures 3 and 4 show the pressure intensifier in intermediate and final positions
qu'il occupe dans la direction de la course de déplace- that it occupies in the direction of the displacement race
ment des pistons.pistons.
En se référant à la figure 1, on voit que l'appareil amplificateur de pression est représenté dans sa position de repos à partir de laquelle commence une course de travail. L'appareil comprend un agencement d'ensembles multiples de piston-cylindre comprenant une enveloppe 1, 2, représentée sous une forme épaulée, bien Referring to Figure 1, it can be seen that the pressure intensifying apparatus is shown in its rest position from which a working stroke begins. The apparatus includes an arrangement of multiple piston-cylinder assemblies including an enclosure 1, 2, shown in a stepped form, well
que ceci ne soit essentiel que pour des raisons d'écono- that this is only essential for economic reasons
mie de matière et de poids.crumb of matter and weight.
La partie supérieure 1 de plus grand diamètre de l'enveloppe comprend un ensemble piston-cylindre 1(a), 3 (premier ensemble piston-cylindre) actionné par The upper part 1 of larger diameter of the envelope comprises a piston-cylinder assembly 1 (a), 3 (first piston-cylinder assembly) actuated by
une source de pression primaire (air), cette partie com- a primary pressure source (air), this part
portant un orifice 13 d'entrée de pression raccordé à un carrying a pressure inlet orifice 13 connected to a
conduit 15 de source de pression primaire par l'intermé- primary pressure source line 15 through
diaire d'une valve de commande 14. Un ressort de rappel 7 est disposé entre le piston 3 et la paroi inférieure 1(c) de l'ensemble pistoncylindre 1(a), 3. Le piston 3 258o2060 est monté sur une tige 6 de piston comportant une partie de plus petit diamètre qui s'étend vers le bas jusque diary of a control valve 14. A return spring 7 is disposed between the piston 3 and the bottom wall 1 (c) of the piston-cylinder assembly 1 (a), 3. The piston 3 258o2060 is mounted on a rod 6 piston with part of smaller diameter which extends downwards
dans le cylindre 2.in cylinder 2.
Un quatrième ensemble piston-cylindre 21, 1(b) est disposé immédiatement en-dessous du premier ensemble piston-cylindre. Le piston 21 est un "piston flottant" pouvant coulisser sur un palier lisse 5 qui entoure la tige 6 de piston. On pourrait supprimer le palier 5 mais son utilisation facilite un raccourcissement global de l'appareil, étant donné qu'il faut tenir compte de la réduction de diamètre de la tige 6 pour éviter un blocage entre le piston 21 et la tige 6. Le cylindre 1(b) est pourvu d'un orifice 12 pour l'entrée de la pression de la source primaire par l'intermédiaire d'une valve ou distributeur 14, la pression primaire étant ainsi appliquée au côté supérieur du piston 21. Le cylindre 1(b), en dessous du piston 21, est rempli d'un fluide de travail qui communique, par l'intermédiaire du passage 22, avec l'espace entourant la section de tige 20 de diamètre réduit et par l'intermédiaire des trous de fuite 18, 19 ménagés dans le piston 4, avec le fluide A fourth piston-cylinder assembly 21, 1 (b) is disposed immediately below the first piston-cylinder assembly. The piston 21 is a "floating piston" which can slide on a smooth bearing 5 which surrounds the piston rod 6. The bearing 5 could be eliminated, but its use facilitates an overall shortening of the device, given that the reduction in diameter of the rod 6 must be taken into account to avoid a blockage between the piston 21 and the rod 6. The cylinder 1 (b) is provided with an orifice 12 for the entry of the pressure from the primary source via a valve or distributor 14, the primary pressure thus being applied to the upper side of the piston 21. The cylinder 1 (b), below the piston 21, is filled with a working fluid which communicates, via the passage 22, with the space surrounding the rod section 20 of reduced diameter and via the holes of leak 18, 19 formed in the piston 4, with the fluid
de travail 11 se trouvant dans le cylindre 2. working 11 located in cylinder 2.
Un second ensemble piston-cylindre 4, 2 est disposé en dessous du cylindre 1(b). Le piston 4 est fixé rigidement à la partie 20 de diamètre réduit de la tige 6. Le piston 4 est pourvu d'un trou de faite dosé 18 et de deux autres trous de fuite 19 qui peuvent être fermés par une plaque formant soupape 16 qui peut être déplacée axialement sur une partie de diamètre réduit du piston 4. La plaque formant soupape 16 est fixée sur la A second piston-cylinder assembly 4, 2 is arranged below the cylinder 1 (b). The piston 4 is rigidly fixed to the reduced diameter portion 20 of the rod 6. The piston 4 is provided with a metering hole 18 and two other leakage holes 19 which can be closed by a valve plate 16 which can be moved axially over a reduced diameter part of the piston 4. The valve plate 16 is fixed on the
partie de tige 20 à l'aide d'une rondelle de butée 17. rod part 20 using a thrust washer 17.
Un troisième ensemble piston-cylindre est constitué par une tige de piston 6 (piston) et un cylindre 2 comprenant l'ouverture 23 ménagée dans la A third piston-cylinder assembly is constituted by a piston rod 6 (piston) and a cylinder 2 comprising the opening 23 formed in the
cloison 1(d) pour la tige de piston 6. partition 1 (d) for the piston rod 6.
6 25820606 2582060
Dans un mode de réalisation préféré de l'in- In a preferred embodiment of the invention,
vention, l'extrémité inférieure du cylindre 2 comprend un plongeur 9 et un piston 8 d'actionnement de plongeur fixé à ce dernier. Un ressort de rappel de plongeur est prévu, comme représenté en 10, de manière que lorsqu'une course de travail est terminée, le plongeur soit ramené à la limite supérieure de sa course en dégageant ainsi une pièce pour en permettre l'enlèvement. A la place du ressort 10, on peut utiliser de l'air comprimé pour le vention, the lower end of the cylinder 2 comprises a plunger 9 and a plunger actuating piston 8 fixed to the latter. A plunger return spring is provided, as shown in 10, so that when a working stroke is finished, the plunger is brought back to the upper limit of its stroke, thereby releasing a part to allow removal. Instead of the spring 10, compressed air can be used to
rappel du plongeur.diver recall.
Il convient de remarquer qu'au lieu d'utiliser It should be noted that instead of using
un système de plongeur intégré à l'agencement, on pour- a plunger system integrated into the layout, we can
rait prélever le fluide de travail 11 de manière à le fournir, sous sa pression de travail, à un système de would take the working fluid 11 so as to supply it, under its working pressure, to a
plongeur situé à distance.remote diver.
Pendant le fonctionnement du système, la pres- During system operation, the pressure
sion primaire, normalement une pression d'air comprimé, est appliquée, par l'intermédiaire d'un conduit 15 au début d'une course de travail déclenchée, au choix par un opérateur ou automatiquement, au côté supérieur du piston flottant 21 qui se déplace immédiatement vers le primary pressure, normally compressed air pressure, is applied, via a conduit 15 at the start of a triggered working stroke, either by an operator or automatically, to the upper side of the floating piston 21 which immediately moves to the
bas, à une vitesse prédéterminée qui dépend de la pres- low, at a predetermined speed which depends on the pressure
sion de l'air ainsi que du passage 22, de manière à re- air as well as passage 22, so as to
fouler le fluide de travail 11 à travers le passage 22, l'espace entourant la partie 20 de diamètre réduit de la tige 6 de piston, les trous 19 ménagés dans le piston 4 afin de déplacer instantanément le piston 8 du plongeur tread the working fluid 11 through the passage 22, the space surrounding the reduced diameter portion 20 of the piston rod 6, the holes 19 made in the piston 4 so as to instantly move the piston 8 of the plunger
vers le bas sous une pression réduite. down under reduced pressure.
Après un retard que l'on peut programmer dans After a delay that can be programmed in
la valve 14 et qui est suffisant pour permettre un dé- the valve 14 and which is sufficient to allow a de-
placement complet du piston flottant 21 vers le bas, la pression de l'air est appliquée au côté supérieur du piston 3 qui déplace la tige 6 de piston vers le bas en complete placement of the floating piston 21 downwards, air pressure is applied to the upper side of the piston 3 which moves the piston rod 6 downwards in
entrainant avec elle le piston 4. le piston 4, qui pré- bringing with it the piston 4. the piston 4, which pre-
7 258 20 607 258 20 60
sente une superficie de travail réduite par rapport au piston 3, applique une pression amplifiée au fluide de travail 11. Après un déplacement prédéterminé des pistons 3 et 5 vers le bas, la partie de diamètre non réduit de la tige 6 du piston pénètre dans la zone d'étanchéité 23 de la cloison 1(d) et la pression exercée sur le fluide de travail 11 appliquée au piston 8 du plongeur est de nouveau amplifiée dans le rapport existant entre les superficies de travail des pistons 3 et 6 (superficie de la section droite de la tige 6), de sorte que la pression de travail totale est disponible feels a reduced working surface with respect to the piston 3, applies an amplified pressure to the working fluid 11. After a predetermined displacement of the pistons 3 and 5 downwards, the part of the diameter of the piston rod 6 of the piston which is not reduced in diameter enters the sealing zone 23 of the partition 1 (d) and the pressure exerted on the working fluid 11 applied to the piston 8 of the plunger is again amplified in the ratio existing between the working areas of the pistons 3 and 6 (area of the straight section of rod 6), so that the total working pressure is available
pour l'opération finale à exercer sur la pièce. for the final operation to be performed on the part.
Ensuite, on actionne la valve 14 de manière à relâcher la pression de l'air exercée sur les pistons 3 et 21. Le piston 3 est rappelé dans sa. position de Then, the valve 14 is actuated so as to release the air pressure exerted on the pistons 3 and 21. The piston 3 is recalled in its. position of
départ par le ressort de rappel 7, tandis que le res- departure by return spring 7, while the res-
sort 10 de rappel de plongeur exerce sur le piston 8 du plongeur une pression de rappel qui refoule l'huile à travers les trous de retour 19 du piston 4, de manière à faire revenir le piston flottant 21 dans sa position de plunger return spell 10 exerts on the plunger piston 8 a return pressure which discharges the oil through the return holes 19 of the piston 4, so as to return the floating piston 21 to its position
départ. On comprendra que les pistons 3 et 8 ne se dé- departure. It will be understood that the pistons 3 and 8 do not fall out.
placent pas nécessairement ensemble lors de la course de not necessarily place together during the race of
rappel, étant donné que chacun est actionné par un res- reminder, since each is actuated by a res-
sort de rappel séparé.separate recall spell.
Il est maintenant clair que l'agencement d'en- It is now clear that the arrangement of
sembles de piston et de cylindre selon la présente in- piston and cylinder sockets according to the present in-
vention exerce sur le fluide de travail 11 et, par con- vention exerts on the working fluid 11 and, by con-
séquent, sur le piston 8 du plongeur, trois paliers de pression, c'est-àdire la pression primaire (air), la première pression amplifiée résultant du rapport entre les superficies de travail utiles des pistons 3 et 4 et sequent, on the piston 8 of the plunger, three pressure levels, that is to say the primary pressure (air), the first amplified pressure resulting from the ratio between the useful working areas of the pistons 3 and 4
la pression finale fortement amplifiée résultant du rap- the strongly amplified final pressure resulting from the
port entre les superficies de travail utiles du piston 3 port between the working areas of the piston 3
et de la tige 6 de piston.and piston rod 6.
Il est bien entendu que la description qui It is understood that the description which
précède n'a été donnée qu'à titre purement illustratif above has been given for illustrative purposes only
et non limitatif et que des variantes ou des modifica- and not limiting and that variants or modifications
tions peuvent y être apport5es dans le cadre de la prO- can be brought in as part of the pro
sente invention.invention.
9 25820609 2582060
Claims (5)
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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