FR2667908A1 - Pneumatic thrust cylinder with several stop positions - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un vérin pneumatique à plusieurs positions d'arrêt commandées par la pression d'air admise dans le vérin. The present invention relates to a pneumatic cylinder with several stop positions controlled by the air pressure admitted into the cylinder.
L'invention s'applique à la commande de déplacements où l'on souhaite obtenir plus de deux positions d'arrêt, en particulier à la commande de vannes à commande pneumatique où l'on souhaite obtenir en plus de la fermeture de vannes, des ouvertures à débits différents (petit et grand débits, ou petit, moyen et grand débits) ainsi qu'à la commande de mouvements suivant un déplacement linéaire, dans le cas où l'on souhaite obtenir plusieurs déplacements avec le même vérin. The invention applies to the control of displacements where it is desired to obtain more than two stop positions, in particular to the control of pneumatically controlled valves where it is desired to obtain, in addition to closing valves, openings with different flow rates (small and large flows, or small, medium and large flow rates) and the control of movements in a linear motion, in the case where it is desired to obtain several displacements with the same cylinder.
I1 est connu d'utiliser des vérins pneumatiques à deux positions pour la commande d'organes mobiles. It is known to use pneumatic cylinders with two positions for controlling moving members.
L'utilisation de tels vérins convient pour la commande de mouvements simples à deux positions d'arrêt.The use of such cylinders is suitable for controlling simple movements with two stop positions.
Toutefois, si l'on souhaite obtenir plus de deux positions d'arrêt, la pratique courante consiste à juxtaposer sur un même support de fixation plusieurs vérins à deux positions, de courses différentes. Le montage mécanique ainsi réalisé est encombrant, lourd, coûteux et nécessite d'autres matériels supplémentaires pour la commande de l'admission et de l'échappement d'air comprimé, tels que des distributeurs supplémentaires. De plus, le fonctionnement séquentiel de tels montages implique l'allongement des temps de fonctionnement et l'utilisation d'automatismes coûteux. However, if it is desired to obtain more than two stop positions, the common practice is to juxtapose on the same mounting bracket several cylinders with two positions, different races. The mechanical assembly thus produced is bulky, heavy, expensive and requires additional equipment for the control of the admission and the exhaust of compressed air, such as additional distributors. In addition, the sequential operation of such assemblies involves the extension of operating times and the use of expensive automation.
Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients précités, en créant un vérin pneumatique à plus de deux positions d'arrêt commandé uniquement à l'aide de deux orifices d'admission et d'échappement comme dans le cas d'un vérin traditionnel à deux positions, de telle sorte que l'on puisse utiliser le même matériel de commande pour le vérin de l'invention que pour un seul vérin traditionnel. The object of the invention is to overcome the aforementioned drawbacks, by creating a pneumatic cylinder with more than two stop positions controlled only with two intake and exhaust ports as in the case of a cylinder traditional two-position, so that we can use the same control equipment for the cylinder of the invention for a single conventional cylinder.
Suivant l'invention, le vérin pneumatique qui comprend un corps comportant un premier alésage dans lequel est monté coulissant un premier piston, ce corps étant muni de deux orifices d'admission et d'échappement de gaz sous pression, est caractérisé en ce que ledit premier piston est solidaire par l'intermédiaire d'une tige axiale d'un deuxième piston monté coulissant dans un deuxième alésage ménagé dans le corps et qu'une plaque mobile est montée coulissante sur la tige axiale et dans un troisième alésage ménagé dans le corps entre les premier et deuxième alésages, lesdits orifices débouchant à l'intérieur du corps respectivement de part et d'autre de la plaque mobile. According to the invention, the pneumatic cylinder which comprises a body having a first bore in which is slidably mounted a first piston, this body being provided with two inlet ports and exhaust gas under pressure, is characterized in that said first piston is secured by means of an axial rod of a second piston slidably mounted in a second bore formed in the body and a movable plate is slidably mounted on the axial rod and in a third bore in the body between the first and second bores, said orifices opening inside the body respectively on either side of the movable plate.
Ainsi, le vérin pneumatique suivant l'invention permet d'obtenir, avec une commande agissant seulement sur deux orifices d'échappement et d'admission, au moins trois positions d'arrêt de la tige axiale. Thus, the pneumatic cylinder according to the invention provides, with a control acting only on two exhaust ports and intake, at least three stop positions of the axial rod.
Les positions d'arrêt du vérin sont obtenues en admettant l'air comprimé par un orifice seulement, l'autre étant à l'échappement ; en admettant l'air comprimé simultanément par les deux orifices ou en cas d'absence d'alimentation d'air comprimé : il y a donc quatre positions d'arrêt possibles, distinctes ou non. The stop positions of the cylinder are obtained by admitting compressed air through one orifice only, the other being exhausted; by admitting the compressed air simultaneously through the two orifices or in the absence of compressed air supply: there are thus four possible stopping positions, distinct or otherwise.
Ainsi, lorsque l'air comprimé est admis seulement par l'orifice situé du côté de la face de la plaque mobile adjacente au deuxième alésage, cette plaque se déplace dans la direction du premier alésage jusqu'à une butée en limite du premier alésage, en poussant les deux pistons et leur tige de liaison : le premier piston reste en appui sur la plaque mobile et se trouve dans une première position d'arrêt. Thus, when the compressed air is admitted only through the orifice located on the side of the face of the movable plate adjacent to the second bore, this plate moves in the direction of the first bore to a stop at the limit of the first bore, by pushing the two pistons and their connecting rod: the first piston remains in support on the movable plate and is in a first stop position.
Lorsque l'air comprimé est admis par l'autre orifice situé de l'autre côté de la plaque mobile, cette plaque se déplace dans la direction du deuxième alésage jusqu'à un épaulement correspondant à la limite entre le deuxième alésage et le troisième alésage ; le premier piston se déplace dans la direction opposée en s'écartant de la plaque mobile et entraîne par la tige de liaison le deuxième piston jusqu'à ce que le deuxième piston vienne s' arrêter en butée sur la plaque mobile : le premier piston se trouve dans une deuxième position d'arrêt, distincte de la première position d'arrêt. When the compressed air is admitted through the other orifice on the other side of the movable plate, this plate moves in the direction of the second bore to a shoulder corresponding to the boundary between the second bore and the third bore. ; the first piston moves in the opposite direction away from the movable plate and drives the connecting rod through the connecting rod until the second piston stops in abutment with the movable plate; located in a second stopping position, distinct from the first stopping position.
En cas d'absence d'alimentation en air comprimé, la plaque mobile n'est soumise à aucune force d'origine pneumatique : le premier piston se trouve dans une troisième position d'arrêt. In the absence of a supply of compressed air, the movable plate is not subjected to any pneumatic force: the first piston is in a third stop position.
En cas d'admission d'air comprimé simultanément par les deux orifices, la plaque mobile est soumise à deux forces d'origine pneumatique antagonistes : le premier piston se trouve dans une quatrième position d'arrêt. In the case of admission of compressed air simultaneously through the two orifices, the movable plate is subjected to two opposing pneumatic origin forces: the first piston is in a fourth stop position.
Dans une réalisation particulière améliorée de l'invention, les troisième et quatrième positions d'arrêt précitées sont géométriquement distinctes l'une de 1 'autre. In an improved particular embodiment of the invention, the aforementioned third and fourth stop positions are geometrically distinct from each other.
De préférence, le vérin comporte au moins un ressort monté en compression entre le deuxième piston et la plaque mobile et appliquant celle-ci contre le premier piston. Preferably, the jack comprises at least one spring mounted in compression between the second piston and the movable plate and applying it against the first piston.
De préférence également, le vérin comporte au moins un ressort prenant appui contre la face de la plaque mobile en regard du premier piston et appliquant la plaque mobile contre un épaulement qui correspond à la limite entre le deuxième alésage et le troisième alésage. Also preferably, the jack comprises at least one spring bearing against the face of the movable plate facing the first piston and applying the movable plate against a shoulder which corresponds to the boundary between the second bore and the third bore.
Les efforts exercés par les ressorts permettent de rappeler les pistons et la plaque mobile vers une position de sécurité en cas de manque de pression d'air comprimé. The forces exerted by the springs make it possible to return the pistons and the movable plate to a safety position in the event of lack of pressure of compressed air.
D'autres particularités et avantages de l'invention résulteront encore de la description qui va suivre. Other features and advantages of the invention will result from the following description.
Aux dessins annexés, à titre d'exemples non limitatifs
- la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un premier mode de réalisation d'un vérin pneumatique selon l'invention ;
- les figures 2 et 3 illustrent le fonctionnement du vérin selon la figure 1
- la figure 4 représente la coupe axiale d'une version simplifiée dudit vérin selon la figure 1 ;
- la figure 5 représente une coupe axiale d'une réalisation particulière améliorée d'un vérin pneumatique conforme à l'invention,
- les figures 6 à 8 illustrent le fonctionnement dudit vérin selon la figure 5.In the accompanying drawings, by way of non-limiting examples
- Figure 1 is an axial sectional view of a first embodiment of a pneumatic cylinder according to the invention;
FIGS. 2 and 3 illustrate the operation of the jack according to FIG. 1
- Figure 4 shows the axial section of a simplified version of said cylinder according to Figure 1;
FIG. 5 represents an axial section of an improved particular embodiment of a pneumatic cylinder according to the invention,
- Figures 6 to 8 illustrate the operation of said cylinder according to Figure 5.
Dans le premier mode de réalisation de l'invention représenté à la figure 1, le vérin pneumatique comprend un corps cylindrique 3 fermé à ses extrémités axiales par deux brides de fermeture B1, B2 comportant des ouvertures pour le passage d'une tige axiale 4. In the first embodiment of the invention shown in FIG. 1, the pneumatic cylinder comprises a cylindrical body 3 closed at its axial ends by two closure flanges B1, B2 having openings for the passage of an axial rod 4.
Le corps 3 comprend deux parties : une enveloppe 5 et un fourreau 6 engagé à l'intérieur de l'enveloppe 5. The body 3 comprises two parts: an envelope 5 and a sleeve 6 engaged inside the envelope 5.
Le fourreau 6 est ajusté de façon fixe dans l'enveloppe 5 et de façon étanche grâce à un joint statique 21. Le fourreau 6 contient un premier alésage 8 dans lequel coulisse un premier piston 1. The sheath 6 is fixedly fitted in the casing 5 and sealed by means of a static seal 21. The sheath 6 contains a first bore 8 in which a first piston 1 slides.
Dans l'enveloppe 5 on a ménagé un deuxième alésage 9 en regard du premier alésage 8 et un troisième alésage 10 situé entre les deux. Deux orifices 11, 12 sont prévus dans l'enveloppe 5 qui constitue une paroi latérale du corps 3. Ces deux orifices 11, 12 débouchent respectivement vers l'intérieur du troisième alésage 10 et à l'intérieur du deuxième alésage 9. In the casing 5 there is provided a second bore 9 opposite the first bore 8 and a third bore 10 situated between the two. Two orifices 11, 12 are provided in the envelope 5 which constitutes a lateral wall of the body 3. These two orifices 11, 12 open respectively towards the inside of the third bore 10 and inside the second bore 9.
Le premier piston 1 est solidaire par l'intermédiaire d'une tige axiale 4 d'un deuxième piston 2 coulissant dans le deuxième alésage 9. L'étanchéité du premier 1 et du deuxième piston 2 avec les alésages correspondants 8, 9 est assurée par les joints glissants 22, 23. The first piston 1 is secured by means of an axial rod 4 of a second piston 2 sliding in the second bore 9. The sealing of the first 1 and the second piston 2 with the corresponding bores 8, 9 is ensured by the sliding joints 22, 23.
Une plaque mobile 7 est montée coulissante dans le troisième alésage 10 et sur la tige axiale 4. A movable plate 7 is slidably mounted in the third bore 10 and on the axial rod 4.
L'étanchéité de cette plaque mobile 7 est assurée par les joints glissants 24, 25 respectivement avec le troisième alésage 10 et la tige axiale 4.The sealing of this movable plate 7 is ensured by the sliding joints 24, 25 respectively with the third bore 10 and the axial rod 4.
Cette plaque mobile 7 peut coulisser entre une butée 13 qui limite le premier alésage 8 et un épaulement 14 qui correspond à la limite entre le deuxième alésage 9 et le troisième alésage 10. This movable plate 7 can slide between an abutment 13 which limits the first bore 8 and a shoulder 14 which corresponds to the boundary between the second bore 9 and the third bore 10.
Le fourreau 6 est usiné de telle sorte qu'une chambre annulaire 15 entourant le premier alésage 8 et située dans le prolongement du troisième alésage 10 puisse recevoir un ressort 18 hélicoïdal de compression. The sheath 6 is machined so that an annular chamber 15 surrounding the first bore 8 and located in the extension of the third bore 10 can receive a compression coil spring 18.
Cette chambre 15 est de longueur axiale supérieure à l'encombrement du ressort 18 à l'état totalement comprimé et le contient donc entièrement en cet état.This chamber 15 is of axial length greater than the bulk of the spring 18 in the fully compressed state and therefore contains it entirely in this state.
Le ressort 18 s'appuie d'une part contre une paroi 17 de la chambre opposée à la plaque mobile et d'autre part sur une face 7A de la plaque mobile 7 en regard du premier piston 1. Ce ressort 18 tend donc à appliquer la face 7B de la plaque mobile 7 contre l'épaulement 14 qui correspond à la limite entre le deuxième alésage 9 et le troisième alésage 10. The spring 18 is supported on one side against a wall 17 of the chamber opposite to the movable plate and on the other hand on a face 7A of the movable plate 7 facing the first piston 1. This spring 18 therefore tends to apply the face 7B of the movable plate 7 against the shoulder 14 which corresponds to the boundary between the second bore 9 and the third bore 10.
Le deuxième piston 2 comprend un alésage intérieur 20 qui reçoit un ressort 19 hélicoïdal de compression. La longueur axiale de cet alésage 20 est supérieure à celle du ressort 19 totalement comprimé. Le ressort 19 s'appuie d'une part sur la face 7B de la plaque mobile 7 et d'autre part sur le fond de l'alésage 20 interne au deuxième piston 2 ; il tend donc à éloigner le deuxième piston 2 de la plaque mobile 7 et à appliquer le premier piston 1 contre la face 7A de la plaque mobile 7. The second piston 2 comprises an inner bore 20 which receives a coil spring 19 compression. The axial length of this bore 20 is greater than that of the fully compressed spring 19. The spring 19 is supported on the one hand on the face 7B of the movable plate 7 and on the other hand on the bottom of the bore 20 internal to the second piston 2; it therefore tends to move the second piston 2 away from the movable plate 7 and to apply the first piston 1 against the face 7A of the movable plate 7.
Tous les ressorts sont montés en compression de telle sorte que ces ressorts travaillent toujours en compression, quelles que soient les positions relatives des pistons 1, 2, de la plaque mobile 7 et du corps 3. All the springs are mounted in compression so that these springs always work in compression, whatever the relative positions of the pistons 1, 2, the movable plate 7 and the body 3.
La disposition des ressorts 18, 19 implique que, en cas de coupure de l'alimentation en air comprimé, la plaque mobile 7 est appliquée par le ressort 18 contre l'épaulement 14 et le premier piston 1 appliqué par le ressort 19 par l'intermédiaire du deuxième piston 2 et de la tige axiale 4 sur la face 7A de la plaque mobile 7, comme représenté à la figure 1. The arrangement of the springs 18, 19 implies that, in the event of a break in the supply of compressed air, the movable plate 7 is applied by the spring 18 against the shoulder 14 and the first piston 1 applied by the spring 19 by the intermediate of the second piston 2 and the axial rod 4 on the face 7A of the movable plate 7, as shown in Figure 1.
L'alimentation en air comprimé des orifices 11, 12 d'admission et d'échappement se fait par le moyen de distributeurs classiques D1, D2 schématisés à la figure 1. The compressed air supply of the intake and exhaust ports 11, 12 is effected by means of conventional distributors D1, D2 shown diagrammatically in FIG.
Dans la chambre annulaire 15 située dans le prolongement du troisième alésage 10, l'orifice 11 d'échappement ou d'admission débouche près de l'extrémité de la chambre annulaire 15 opposée à l'épaulement 14 et du côté de la face 7A de la plaque mobile 7. In the annular chamber 15 located in the extension of the third bore 10, the exhaust or admission orifice 11 opens near the end of the annular chamber 15 opposite the shoulder 14 and the side of the face 7A of the movable plate 7.
Dans le deuxième alésage 9 et du côté de la face 7B de la plaque mobile 7, l'orifice 12 d'échappement ou d'admission débouche près de l'épaulement 14, qui correspond à la limite entre le deuxième alésage 9 et le troisième alésage 10. In the second bore 9 and the side of the face 7B of the movable plate 7, the exhaust or intake port 12 opens near the shoulder 14, which corresponds to the boundary between the second bore 9 and the third bore 10.
La butée 13 qui limite le premier alésage 8 est constituée par l'extrémité du fourreau adjacente au troisième alésage 10. Le débattement de la plaque mobile 7 entre la butée 13 et l'épaulement 14 résulte de la dimension relative des sections. Dans cette réalisation, la section de la plaque mobile 7 est supérieure à celle du deuxième piston 2 et à celle du piston 1. The stop 13 which limits the first bore 8 is constituted by the end of the sheath adjacent to the third bore 10. The displacement of the movable plate 7 between the stop 13 and the shoulder 14 results from the relative size of the sections. In this embodiment, the section of the movable plate 7 is greater than that of the second piston 2 and that of the piston 1.
De ce fait, la plaque mobile 7 est retenue prisonnière entre le premier alésage 8 et le deuxième alésage 9 et sa course est limitée par les limites de ces deux alésages que sont la butée 13 et l'épaulement 14. As a result, the movable plate 7 is held captive between the first bore 8 and the second bore 9 and its stroke is limited by the limits of these two bores, which are the abutment 13 and the shoulder 14.
Les figures 1, 2, 3 se rapportent à un vérin selon l'invention, dont la section du premier piston 1 est inférieure à la section du deuxième piston 2 : il s'agit d'un vérin à trois positions d'arrêt, dont on va maintenant décrire le fonctionnement. FIGS. 1, 2, 3 relate to a jack according to the invention, the section of the first piston 1 of which is smaller than the section of the second piston 2: it is a jack with three stop positions, of which we will now describe the operation.
Sur la figure 1, on voit que le vérin pneumatique n'est pas alimenté en air : les deux orifices 11 et 12 sont en communication avec l'échappement. Sans pression de gaz, les seuls efforts notables proviennent des ressorts 18 et 19. La face 7B de la plaque mobile 7 est appuyée par le ressort 18 contre l'épaulement 14 et le piston 1 est en appui sur la face 7A de la plaque mobile 7 sous l'action du ressort 19. Le repère 31 indique la position de la face avant du piston 1 : c'est la première position qui est aussi le point de retour automatique en cas de manque d'air, ou position de "sécurité par manque d'air". In Figure 1, we see that the pneumatic cylinder is not supplied with air: the two orifices 11 and 12 are in communication with the exhaust. Without gas pressure, the only notable efforts come from the springs 18 and 19. The face 7B of the movable plate 7 is supported by the spring 18 against the shoulder 14 and the piston 1 is supported on the face 7A of the movable plate 7 under the action of the spring 19. The mark 31 indicates the position of the front face of the piston 1: it is the first position which is also the point of automatic return in case of lack of air, or position of "security for lack of air ".
On notera qu'en alimentant les deux orifices 11 et 12 sous la même pression d'air, la plaque 7, ayant ses deux faces de surface identique, est en position d'équilibre de pression pneumatique. Comme la section du deuxième piston 2 est supérieure à celle du premier piston 1, la pression de gaz et le ressort 18 appliquent la face 7B de la plaque 7 sur l'épaulement 14. Le piston 1 vient en appui sur la face 7A de la plaque mobile 7 sous l'action du ressort 19 et de la pression pneumatique. Le vérin prend ainsi une position identique au cas représenté à la figure 1, c'est-à-dire identique au repère 31. It will be noted that by feeding the two orifices 11 and 12 under the same air pressure, the plate 7, having its two faces of identical surface, is in the pneumatic pressure equilibrium position. As the section of the second piston 2 is greater than that of the first piston 1, the gas pressure and the spring 18 apply the face 7B of the plate 7 to the shoulder 14. The piston 1 comes to bear on the face 7A of the movable plate 7 under the action of the spring 19 and the pneumatic pressure. The jack thus takes a position identical to the case shown in Figure 1, that is to say identical to the mark 31.
Sur la figure 2, on voit que le vérin est alimenté en air : l'orifice 11 est à l'échappement et l'orifice 12 est à l'admission. La pression de gaz appliquée sur la section de la plaque 7 est suffisante pour comprimer totalement le ressort 18 : la plaque 7 vient donc s'appuyer sur la butée 13. Les efforts dûs au ressort 19 et à la pression pneumatique sont de même sens de sorte que le piston 1 vient s'appuyer sur la plaque 7. In Figure 2, we see that the cylinder is supplied with air: the orifice 11 is at the exhaust and the orifice 12 is at the inlet. The gas pressure applied to the section of the plate 7 is sufficient to completely compress the spring 18: the plate 7 is thus supported on the stop 13. The forces due to the spring 19 and the pneumatic pressure are in the same direction of so that the piston 1 comes to rest on the plate 7.
Le vérin prend donc la position repérée par le repère 32 : c'est la deuxième position.The cylinder thus takes the position marked by the reference 32: it is the second position.
Sur la figure 3, le vérin est également alimenté en air : l'orifice 11 est à l'admission et l'orifice 12 à l'échappement. La pression de gaz sur la section de la plaque 7 et le ressort 18 appliquent cette plaque 7 sur l'épaulement 14. La pression de gaz appliquée sur la section du premier piston 1 est suffisante pour comprimer totalement le ressort 19 de sorte que le deuxième piston 2 vient s'appuyer sur la plaque 7. Le vérin prend donc la position repérée par le repère 33 qui correspond ainsi à la troisième position. In Figure 3, the cylinder is also supplied with air: the orifice 11 is at the inlet and the orifice 12 at the exhaust. The gas pressure on the section of the plate 7 and the spring 18 apply this plate 7 on the shoulder 14. The gas pressure applied to the section of the first piston 1 is sufficient to completely compress the spring 19 so that the second piston 2 is supported on the plate 7. The cylinder thus takes the position marked by the reference 33 which corresponds to the third position.
Si l'on désigne par S1 la section du premier piston 1, par S7 la section de la plaque 7, par F8 et Fg les forces correspondant à la compression totale des ressorts 18 et 19, les conditions de fonctionnement selon les figures 2 et 3 sont définies par les inégalités suivantes
(1) S7 > S2 > Si
(2) P x S? > F8
(3) P x Si > F9
où P désigne la pression d'air comprimé (en
Pa), S7, S2, Si , S7 les sections (en m2), F8, Fs les forces (en N).If we denote by S1 the section of the first piston 1, by S7 the section of the plate 7, by F8 and Fg the forces corresponding to the total compression of the springs 18 and 19, the operating conditions according to Figures 2 and 3 are defined by the following inequalities
(1) S7>S2> Si
(2) P x S? > F8
(3) P x Si> F9
where P denotes the compressed air pressure (in
Pa), S7, S2, Si, S7 the sections (in m2), F8, Fs the forces (in N).
Dans ces conditions, le fonctionnement décrit correspond à un vérin pneumatique à trois positions d'arrêt définies par des butées mécaniques. Under these conditions, the described operation corresponds to a pneumatic cylinder with three stop positions defined by mechanical stops.
En conséquence, on peut choisir une valeur prédéterminée de pression POT qui sera la valeur minimale de fonctionnement du vérin à trois positions d'arrêt, et des ressorts 18, 19 dont les forces F8, Fs satisfont aux inégalités (2) et (3) à l'égard de Po. De préférence, la valeur Po sera choisie dans le domaine usuel des pressions pneumatiques, c'est-à-dire comprise entre 0,5 et 10 bar, sans que ce choix constitue une limite quant à l'objet de l'invention. Ainsi, dès que le vérin est utilisé à une pression de gaz supérieure à Po, la pression du gaz comprimé appliquée sur la plaque mobile 7 ou le premier piston 1 comprime totalement l'un des ressorts 18 ou 19. Consequently, it is possible to choose a predetermined value of pressure POT which will be the minimum operating value of the jack with three stop positions, and springs 18, 19 whose forces F8, Fs satisfy the inequalities (2) and (3). With respect to Po. Preferably, the value Po will be chosen in the usual range of the pneumatic pressures, that is to say between 0.5 and 10 bar, without this choice constituting a limit as to the object of the invention. Thus, as soon as the jack is used at a gas pressure higher than Po, the pressure of the compressed gas applied to the movable plate 7 or the first piston 1 completely compresses one of the springs 18 or 19.
Sur la figure 4, le vérin pneumatique correspondant à la figure 1 a été simplifié en retirant les deux ressorts 18 et 19. In Figure 4, the pneumatic cylinder corresponding to Figure 1 has been simplified by removing the two springs 18 and 19.
Le vérin pneumatique en version simplifiée comprend des éléments identiques à ceux décrits en référence à la figure 1. Les différences résultent seulement de la suppression des deux ressorts 18 et 19. The pneumatic cylinder in simplified version comprises elements identical to those described with reference to Figure 1. The differences result only from the removal of the two springs 18 and 19.
Ainsi, la chambre annulaire 115 peut être beaucoup plus réduite ; la seule contrainte à respecter est de permettre à l'orifice 111 (correspondant à l'orifice 11 de la figure 1) de déboucher dans ladite chambre annulaire 115. De même, le piston 102 n'est pas nécessairement alésé intérieurement : l'alésage 120 n'ayant pas à loger de ressort peut être supprimé. Les modes de fonctionnement sont similaires à ceux décrits en référence aux figures 2 et 3. Par contre, lorsque le vérin n'est pas alimenté en air comprimé, la position du vérin est indéterminée.Thus, the annular chamber 115 can be much smaller; the only constraint to be respected is to allow the orifice 111 (corresponding to the orifice 11 of Figure 1) to open into said annular chamber 115. Similarly, the piston 102 is not necessarily internally bored: the bore 120 not having to house spring can be removed. The operating modes are similar to those described with reference to Figures 2 and 3. By cons, when the cylinder is not supplied with compressed air, the position of the cylinder is indeterminate.
Dans la réalisation de la figure 5, le vérin pneumatique selon l'invention est amélioré pour permettre son fonctionnement suivant quatre positions d'arrêt fixes. Le vérin comprend un corps 53 fermé par deux brides B3, B4. Le corps 53 comprend une enveloppe 55 et un fourreau 56. L'agencement est similaire à celui de la figure 1 : le vérin comporte un premier piston 51, un premier alésage 58, une tige axiale 54, un deuxième piston 52, un deuxième alésage 59, une plaque mobile 57, un troisième alésage 60, des joints 71, 72, 73, 74, 75 d'étanchéité statique et glissants. Enfin deux ressorts 68, 69 sont logés respectivement dans la chambre 65 et dans l'alésage 70. La plaque mobile peut coulisser entre la butée 63 et l'épaulement 64. In the embodiment of Figure 5, the pneumatic cylinder according to the invention is improved to allow its operation in four fixed stop positions. The jack comprises a body 53 closed by two flanges B3, B4. The body 53 comprises an envelope 55 and a sleeve 56. The arrangement is similar to that of FIG. 1: the jack comprises a first piston 51, a first bore 58, an axial rod 54, a second piston 52, a second bore 59, a movable plate 57, a third bore 60, seals 71, 72, 73, 74, 75 static sealing and sliding. Finally two springs 68, 69 are housed respectively in the chamber 65 and in the bore 70. The movable plate can slide between the abutment 63 and the shoulder 64.
Le vérin selon la figure 5 diffère du vérin selon la figure 1 en ce que la section de la plaque mobile 57 est supérieure à celle du premier piston 51 qui est supérieure à celle du deuxième piston 52. De plus, la chambre annulaire 65 est usinée dans le fourreau 56 en prolongement du premier alésage 58, de sorte que le ressort 68 totalement comprimé y soit entièrement logé. The jack according to FIG. 5 differs from the jack according to FIG. 1 in that the section of the movable plate 57 is greater than that of the first piston 51 which is greater than that of the second piston 52. Moreover, the annular chamber 65 is machined. in the sleeve 56 in extension of the first bore 58, so that the fully compressed spring 68 is fully housed therein.
De façon analogue à la figure 1, la plaque mobile 57 prisonnière entre le premier alésage 58 et le deuxième alésage 59 voit sa course limitée entre la butée 63 et l'épaulement 64. L'orifice 61 débouche à l'intérieur du troisième alésage 60 à l'extrémité opposée à l'épaulement 64, du côté de la face de la plaque mobile 67 en regard de la butée 63. In a similar manner to Figure 1, the movable plate 57 trapped between the first bore 58 and the second bore 59 sees its limited travel between the stop 63 and the shoulder 64. The orifice 61 opens into the third bore 60 at the end opposite the shoulder 64, on the side of the face of the movable plate 67 facing the abutment 63.
Les figures 5, 6, 7, 8 se rapportent toutes à un vérin selon l'invention, dont la section du premier piston 51 est supérieure à la section du deuxième piston 52. On va maintenant décrire le fonctionnement de ce vérin à quatre positions d'arrêt. Figures 5, 6, 7, 8 all relate to a cylinder according to the invention, the section of the first piston 51 is greater than the section of the second piston 52. We will now describe the operation of this cylinder with four positions. 'stop.
Dans la position représentée sur la figure 5, le vérin n' est pas alimenté en air : les deux orifices 61 et 62 sont en communication avec l'échappement. Sans pression de gaz, les seuls efforts notables proviennent des ressorts 68, 69. La plaque mobile 57 est appuyée par le ressort 68 contre l'épaulement 64 et le piston 51 est en appui sur la plaque 57 sous l'action du ressort 69. Le vérin prend donc la position repérée par 41 qui correspond à la première position qui est également la position de sécurité en cas de manque d'air. In the position shown in Figure 5, the cylinder is not supplied with air: the two orifices 61 and 62 are in communication with the exhaust. Without gas pressure, the only notable efforts come from the springs 68, 69. The movable plate 57 is supported by the spring 68 against the shoulder 64 and the piston 51 bears on the plate 57 under the action of the spring 69. The cylinder thus takes the position marked by 41 which corresponds to the first position which is also the safety position in case of lack of air.
Sur la figure 6, on voit que le vérin est alimenté en air : l'orifice 61 est à l'échappement et l'orifice 62 à l'admission. La pression du gaz appliquée sur la section de la plaque 57 est suffisante pour comprimer totalement le ressort 68. La plaque 57 vient donc s'appuyer sur la butée 63. Les efforts dûs au ressort 69 et à la pression pneumatique sont de même sens de sorte que le piston 51 vient s'appuyer sur la plaque 57. Le vérin prend donc la position repérée par le repère 42 qui correspond à la deuxième position. In Figure 6, we see that the cylinder is supplied with air: the orifice 61 is at the exhaust and the orifice 62 at the inlet. The pressure of the gas applied to the section of the plate 57 is sufficient to fully compress the spring 68. The plate 57 is therefore supported on the abutment 63. The forces due to the spring 69 and the pneumatic pressure are in the same direction of so that the piston 51 comes to rest on the plate 57. The cylinder thus takes the position marked by the reference 42 which corresponds to the second position.
Sur la figure 7, le vérin est également alimenté en air : l'orifice 61 est à l'admission et l'orifice 62 à l'échappement. La pression de gaz appliquée sur la section de la plaque 57 et le ressort 68 appliquent la plaque 57 sur l'épaulement 64. La pression de gaz est suffisante pour comprimer totalement le ressort 69 de sorte que le deuxième piston 52 vient s'appuyer sur la plaque 57. Le vérin prend donc la troisième position repérée par le repère 43. In Figure 7, the cylinder is also supplied with air: the orifice 61 is at the inlet and the orifice 62 at the exhaust. The gas pressure applied to the section of the plate 57 and the spring 68 apply the plate 57 to the shoulder 64. The gas pressure is sufficient to fully compress the spring 69 so that the second piston 52 comes to rest on the plate 57. The cylinder thus takes the third position marked by the reference 43.
Sur la figure 8, on voit que le vérin est alimenté en air ; les deux orifices 61 et 62 sont à l'admission sous la même pression d'air de sorte que la plaque 57 ayant ses deux faces de surface identique est en équilibre de pression pneumatique. La pression de gaz est suffisante pour comprimer totalement les deux ressorts 68 et 69 : ceci est possible puisque la section du piston 51 a une surface nettement supérieure à celle du deuxième piston 52. Le vérin prend donc la position repérée par le repère 44 ; c'est la quatrième position. In Figure 8, we see that the cylinder is supplied with air; the two orifices 61 and 62 are at the intake under the same air pressure so that the plate 57 having its two faces of identical surface is in pneumatic pressure equilibrium. The gas pressure is sufficient to completely compress the two springs 68 and 69: this is possible since the section of the piston 51 has a surface much greater than that of the second piston 52. The cylinder thus takes the position marked by the reference 44; it's the fourth position.
Si l'on désigne par si la section du premier piston 51, par 52 celle du piston 52, par S7 celle de la plaque 57, par fs et fs les forces de compression totale des ressorts 68 et 69, les conditions de fonctionnement selon les figures 6, 7, 8 sont définies par les inégalités suivantes
(4) S7 > Si > S2
(5) p x S7 > fa
(6) p x si > fs
(7) p x (si - s2) > fe + fs
où p est la pression d'air comprimé (en Pa), Si S2, S7 les surfaces précitées (en m2) et fs, fs les forces précitées (en N).If we designate by the section of the first piston 51, by 52 that of the piston 52, by S7 that of the plate 57, by fs and fs the total compressive forces of the springs 68 and 69, the operating conditions according to the Figures 6, 7, 8 are defined by the following inequalities
(4) S7>Si> S2
(5) px S7> fa
(6) px if> fs
(7) px (si - s2)> fe + fs
where p is the pressure of compressed air (in Pa), Si S2, S7 the aforementioned surfaces (in m2) and fs, fs the aforementioned forces (in N).
Dans ces conditions, le fonctionnement décrit correspond à un vérin pneumatique à quatre positions d'arrêt définies par des butées mécaniques. Under these conditions, the described operation corresponds to a pneumatic cylinder with four stop positions defined by mechanical stops.
En conséquence, on peut choisir des ressorts 68 et 69 tels que les inégalités (5), (6), (7) soient satisfaites pour une valeur po, qui sera la pression minimale de fonctionnement. As a result, springs 68 and 69 can be chosen such that the inequalities (5), (6), (7) are satisfied for a po value, which will be the minimum operating pressure.
On choisira la valeur prédéterminée po entre 0,5 et 10 bar, sans que ceci constitue une limite quant à l'étendue de l'invention. The predetermined value po will be chosen between 0.5 and 10 bar, without this being a limit as to the extent of the invention.
Ainsi, dès que le vérin est utilisé à une pression de gaz supérieure à po, la pression de gaz comprimé admise par l'un des deux orifices 61 ou 62 ou les deux simultanément comprime totalement l'un des ressorts 68 ou 69 ou les deux simultanément. Thus, as soon as the cylinder is used at a gas pressure greater than po, the compressed gas pressure admitted by one of the two orifices 61 or 62 or both simultaneously compresses one of the springs 68 or 69 or both. simultaneously.
Les avantages de l'invention sont les suivants
Il est possible d'obtenir avec le même système d'alimentation que pour un vérin classique à deux positions d'arrêt jusqu'à quatre positions d'arrêt avec les vérins selon l'invention.The advantages of the invention are as follows
It is possible to obtain with the same power system as for a conventional cylinder with two stop positions up to four stop positions with the cylinders according to the invention.
I1 est possible de choisir entre une variante dite de sécurité (à rappel par ressorts en cas de manque d'air comprimé) ou une variante usuelle sans sécurité (vérin selon l'invention ne comprenant pas de ressort), de même que pour les vérins traditionnels à deux positions d'arrêt. It is possible to choose between a so-called safety variant (with spring return in case of lack of compressed air) or a usual variant without safety (cylinder according to the invention not including a spring), as well as for the cylinders traditional two stop positions.
Les vérins selon l'invention peuvent fonctionner à partir d'une pression prédéterminée choisie par l'utilisateur ; le changement de pression prédéterminée implique seulement le remplacement d'un couple de ressorts par un autre couple de ressorts correspondant à la nouvelle pression prédéterminée. Il y a donc là un effet de seuil qui peut être mis à profit en choisissant une pression prédéterminée correspondant aux exigences de sécurité de l'application considérée. The cylinders according to the invention can operate from a predetermined pressure chosen by the user; the predetermined pressure change only involves the replacement of a pair of springs by another pair of springs corresponding to the new predetermined pressure. There is therefore a threshold effect that can be exploited by choosing a predetermined pressure corresponding to the security requirements of the application in question.
On aboutit donc avec les vérins de l'invention, tout en conservant la flexibilité de choix des vérins traditionnels, à des solutions techniques plus économiques en coût, en encombrement et en matériel d'alimentation en air comprimé que les solutions à base d'ensembles de plusieurs vérins traditionnels à deux positions remplissant des fonctions identiques. Thus, with the cylinders of the invention, while retaining the flexibility of choice of conventional cylinders, technical solutions that are more economical in terms of cost, space requirement and compressed air supply equipment are achieved than the solutions based on assemblies. several traditional two-position cylinders with identical functions.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus et on peut y apporter des variantes d'exécution sans sortir du cadre de l'invention. Of course, the invention is not limited to the embodiments described above and can be made alternative embodiments without departing from the scope of the invention.
Ainsi, le corps du vérin peut comporter une seule ou plusieurs parties solidaires entre elles. De même, les différentes parties coulissantes peuvent être cylindriques mais aussi de toutes autres formes, notamment carrée, hexagonale ou octogonale. Les ressorts utilisés peuvent varier en nombre et en genre tout en satisfaisant aux inégalités de fonctionnement précitées
L'adjonction de butées fixes telles que rondelles, disques d'épaisseur, ou escamotables permet de faire varier les courses utiles entre les positions d'arrêt.Thus, the cylinder body may comprise one or more parts integral with each other. Similarly, the various sliding parts may be cylindrical but also of any other shape, including square, hexagonal or octagonal. The springs used may vary in number and type while satisfying the aforementioned operating inequalities
The addition of fixed stops such as washers, thick discs, or retractable allows to vary the useful strokes between the stopping positions.
Enfin, il va de soi que l'invention s'applique aussi au fonctionnement de dispositifs utilisant un ou plusieurs vérins traditionnels à deux positions d'arrêt et aux automatismes comprenant des déplacements linéaires ou appliquant des forces de compression ou de traction Finally, it goes without saying that the invention also applies to the operation of devices using one or more conventional cylinders with two stop positions and automations comprising linear displacements or applying compressive or tensile forces.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9012610A FR2667908A1 (en) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | Pneumatic thrust cylinder with several stop positions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9012610A FR2667908A1 (en) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | Pneumatic thrust cylinder with several stop positions |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2667908A1 true FR2667908A1 (en) | 1992-04-17 |
Family
ID=9401169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9012610A Withdrawn FR2667908A1 (en) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | Pneumatic thrust cylinder with several stop positions |
Country Status (1)
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|---|---|
| FR (1) | FR2667908A1 (en) |
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