FR3071285A1 - Perfectionnement au demultiplicateur hydromecanique a haut rendement - Google Patents

Perfectionnement au demultiplicateur hydromecanique a haut rendement Download PDF

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Abstract

Démultiplicateur hydromécanique comprenant principalement: au moins 2 pistons émetteurs (2a) (5a) ou (2b) (5b) prédisposés à être relié entre eux par un moyen de démultiplication de force mécanique (20) ; au moins un piston récepteur (14a) ou (14b) ; et un réservoir (15) caractérisé en ce que les cylindres émetteurs (2a) (2b) et récepteurs (8a) (8b) sont chacun doté d'au moins une soupape de travail (80) ou au moins une soupape d'évacuation (63) actionnée par un moyen s'opérant grâce au mouvement des sous-ensemble pistons (EPa) ou (EPb).

Description

L’invention concerne un perfectionnement au démultiplicateur hydromécanique à haut rendement décrit dans la demande de brevet N°17/0934 et a pour objet un dispositif de déclenchement automatique des clapets indispensable au fonctionnement autonome d’un tel démultiplicateur.
La demande précitée décrit un démultiplicateur hydromécanique doté d’au moins 2 cylindres émetteurs (1 ) (17) munis de clapets standards nécessaire à l’aspiration et au refoulement des pistons émetteurs (2) (5). Ces derniers (2) (5) sont prédisposés à être relié entre eux par un moyen de démultiplication de force mécanique (20) et refoule un fluide sous pression vers un piston récepteur (14). Dans la variante moteur, le cylindre récepteur (8) est doté d’une soupape (27) qui régule le refoulement de travail et d’évacuation.
io Pour chacune des variantes décrites dans cette demande, la fonction des deux pistons émetteurs (2) (5) est de transmettre un double travail simultané au piston récepteur (14) afin d'en démultiplier sa force sur une distance de travail équivalente à celle du piston émetteur (2). En se référant à la figure 1 qui schématise les clapets de refoulement des cylindres émetteurs en position, on s’aperçoit que les pistons de clapets (90) ne peuvent se mettre en position active sans intervention extérieur du fait que les pressions P2 et P5 sont presque identiques et qu’il faut à la fois vaincre la raideur (Fr) du ressort (91) et la pression opposée. Il est intéressant de constater que même si on dirige le flux de refoulement vers un clapet commun, l’équilibre de pression entre les deux pistons émetteurs et le piston récepteur annulera l’ouverture du clapet pour les mêmes raisons. Dans la variante moteur de cette même demande, on se rend compte aussi que la soupape commandée (27) du cylindre récepteur engendre par ses mouvements progressifs une perte volumétrique de transfert ce qui nuit également au bon fonctionnement. Pour résoudre les problèmes précités, il est donc primordial de doter les cylindres émetteurs et récepteurs d’un dispositif de clapets commandés (ou soupapes commandées) qui n’est pas parasité par la pression de travail et dont les actionnements se produisent automatiquement une | fois les cycles de refoulement de travail ou d’évacuation complètement achevés. Le dispositif selon
S 25 l’invention procure une ouverture et une fermeture de soupape instantanée sans intervention extérieure o o o | rendant la configuration moteur autonome. Dans ce but, les cylindres émetteurs et récepteurs sont munis d’une soupape animée par les percussions alternatives de deux marteaux positionnés à chaque extrémité d’un connecteur cylindrique. La force d’impact des marteaux est absorbée par le mouvement du connecteur qui est pourvu d'une gorge tronconique prévue pour loger une bille. C’est cette bille qui
3o anime le mouvement des soupapes lorsqu'elle se déplace au sommet ou dans le fond de gorge du connecteur lorsque ce dernier est en mouvement. Les marteaux sont sous la tension d’un ressort de torsion et en accroche sur des gâchettes qui se décrochent des marteaux lorsque le sous-ensemble piston atteint soit la butée haute, soit la butée basse et plus précisément lors de l’appui entre un épaulement prévu sur une pièce chaudronnée solidaire d’un ensemble piston et l’extrémité de ces
-22082412452TOOOO16O522 gâchettes. Un autre épaulement est prévu à un autre endroit de la pièce chaudronnée pour remettre en position de frappe les marteaux. Afin de mieux comprendre cette solution, un mode de réalisation préférentiel, donné à titre d’exemple, est décrit ci-après accompagné des illustrations annexées suivantes :
5 - La figure 2 illustre une vue isométrique du démultiplicateur hydromécanique en configuration moteur. Le sous ensemble cylindre A est au point bas et le sous ensemble cylindre B est au point haut. On notera que les cylindres A et B sont strictement identiques et sont constitués des mêmes composants. Les poids (11) ne sont pas représentés sur cette vue.
- La figure 3 illustre une coupe longitudinale dans la même position que la figure 1.
io - La figure 4 illustre une vue de détail du cylindre émetteur (1 a) ou (1 b) au point mort haut avec l’agencement des différents composants du mécanisme d’activation des soupapes en état d'ouverture.
- La figure 5 illustre une vue de détail du cylindre émetteur (1 a) ou (1 b) au point mort bas avec les soupapes en position de fermeture.
15 On peut assimiler les positions des figures 4 et 5 aux positions du mécanisme d’activation du cylindre récepteur (8a) ou (8b) qui dispose des mêmes composants et du même agencement.
- La figure 6 illustre une vue isométrique en coupe partielle du cylindre émetteur (1 a) ou (1 b).
- La figure 7 illustre une vue isométrique en coupe partielle du cylindre récepteur (8a) ou (8b).
- La figure 8 illustre un cylindre récepteur (8a) ou (8b) en coupe transversale. Cette vue détaille sous un autre angle de vue l’ensemble des composants intervenant dans l’activation de la soupape (63) qui est similaire à la soupape (80) et c’est pourquoi on la distingue sur cette vue par le repère (63/80).
- La figure 9 illustre une vue isométrique d’un ensemble piston (EPa) ou (EPb). Une seule rangée de poids (11) est représentée pour faire ressortir le commandeur (25).
25 On voit sur les figures 2,3, et 9 que le démultiplicateur hydromécanique est doté de deux sousensemble cylindre (A) (B) dans lesquelles coulissent verticalement les deux sous-ensembles pistons (EPa) et (EPb). On remarque que les sous-ensembles cylindres (A) ou (B) ainsi que les sousensembles pistons (EPa) et (EPb) ont les mêmes composants, on comprendra au regard des illustrations annexées que certains composants ont les même repères mais sont différenciés de leur
3o appartenance par le suffixe « a » ou « b ». Chaque sous-ensembles cylindre est constitué d’un cylindre émetteur (2a) ou (2b) en prise sur le cylindre récepteur (8a) ou (8b) par la colonne (19) en appui et vissé à la fois sur le palier (52) et sur le bouchon (51). Le sous-ensemble piston (EPa) ou (EPb) comporte un piston émetteur (2a) ou (2b) rendu solidaire d’un piston récepteur (9a) ou (9b) par les
-32082412452T0000160622 barres de liaisons (21) fixées au support (23) qui loge deux rangées de poids (11) et par la barre transversale (22) où est maintenu le piston émetteur (2a) ou (2b) en prise sur l’articulation (24). L’articulation (24) est montée glissant le long de la barre transversale (22) et capture le piston (2a) ou (2b) avec l’axe (28) complété par les circlips (29). Cette articulation corrige l’alignement entre le cylindre s émetteur (1a) ou (1b) et le cylindre récepteur (14a) ou (14b) facilitant le glissement des sous-ensembles pistons (EPa) (EPb). Ces derniers peuvent se déplacer verticalement et possèdent une course identique. Comme indiqué sur les figures 2 et 3, les pistons émetteurs (2a) (5a) ou (2b) (5b) sont reliés entre eux par le levier monté en deux parties rapportées (20) et maintenues par les axes (28) qui sont clipsés (29) aux extrémités. Chaque pivot de levier prend appui sur le cylindre émetteur (1a) ou (1b) par io un axe (28p) identique. On remarque la forme oblong (21) sur les parties rapportées (20) guidant les deux pistons émetteurs pendant les translations des ensembles pistons (EPa) (EPb). Le réservoir (15) de forme creuse est serré de part et d’autre des sous-ensembles cylindres (A) et (B) ce qui permet aux clapets d’aspiration (100) de puiser directement le fluide de fonctionnement dans la cavité (C). Ce choix évite la réalisation de plusieurs conduits supplémentaires dédiés à l’aspiration des pistons émetteurs, is Le repère (asp) indique une canalisation qui communique avec chaque chambre émettrice (12) (13) pour les fonctions d’aspirations du réservoir (15) et de refoulement de travail (Rt) vers le piston récepteur (9a) ou (9b). Le clapet d’aspiration (100) est constitué d’un corps (70) vissé sur le cylindre (1a) ou (1b) dans lequel coulisse un piston de clapet (71) monté sur ressort en assise sur une coupelle. Le circuit de refoulement (Rt) apparaîtra avec plus de clarté en se référant aux figures 2, 6,7 et 8, il est 2o produit par l’action des pistons émetteurs avec la soupape (80) en position ouverte et amène le fluide sous pression dans le cylindre récepteur (8a) ou (8b) en passant par le tuyau rigide (6a) ou (6b). Une fois la course des pistons émetteurs complètement terminée, la soupape (80) retrouve sa position de fermeture maintenue en pression par le ressort (65). Le joint torique (67) vient en contact contre la face (68) du corps de soupape (61) obturant de manière étanche l’écoulement du fluide. En dehors de leurs caractéristiques dimensionnelles, le corps (61) et les soupapes (63) (80) sont très similaire, on remarque la présence d’un joint torique (67) et d’un joint hydraulique (95) qui assure l’étanchéité aux passages des flux hydraulique. La fermeture de la soupape (80) combinée à la montée d’un sous ensemble piston permet d’ouvrir le clapet d'aspiration (100) et d’aspirer le fluide dans les chambres émettrices (12) (13). Sur la figure 8, on voit que la soupape (63) ou (80) est maintenue en position de fermeture par la pression du ressort (65) et se met en position d’ouverture en étant poussée par la bille (62) qui peut se déplacer dans le creux (64) jusqu’au au sommet (69) du connecteur (60) lorsque ce dernier est en mouvement. La fermeture de la soupape (63) permet d’étanchéifier le cylindre récepteur (8a) ou (8b) pour le transfert du flux de travail (Rt) sur le piston récepteur (14a) (14b) provenant de l’un des groupes de pistons émetteur (2a) (5a) ou (2b) (5b). Au regard de la figure 3, on comprendra que
-4logiquement le transfert (Rt) a lieu lors de chaque descente d’un sous ensemble piston avec la soupape (80) du cylindre émetteur et la soupape (63) du cylindre récepteur du sous-ensemble cylindre concerné en position ouverte à l’inverse des soupapes (63) et (80) du sous-ensemble cylindre opposé dont le sous-ensemble piston y translatant est en phase de montée. Le refoulement d'évacuation (ref) se produit aussi lors de chaque descente avec le piston récepteur (14a) ou (14b) qui expulse le fluide présent dans sa chambre (16) à travers la soupape (63) ouverte puis le long des tuyaux rigides (10a) ou (10b) jusqu’au réservoir (15) (voir les figures 2, 7 et 8). Comme le montre la figure 8, l’évidement (17) de la soupape (63) (80) forme, en combinaison de la gorge (18) du corps de soupape (61), un passage qui peut être dédié soit au refoulement de travail (Rt) avec le cylindre émetteur (2a) (2b), soit au
Figure FR3071285A1_D0001
refoulement d’évacuation (ref) pour le cylindre récepteur (8a) (8b).
Comme indiqué sur les figures 4, 5, 8 et 9, les soupapes (63) ou (80) sont actionnées indirectement par la percussion des marteaux (30) ou (31) qui sont montés sur ressort de torsion (non représentée). Ces marteaux (30) (31) sont pourvus d’une encoche (7) ou (39) nécessaire à la prise des gâchettes (32) (33). Lorsque les gâchettes (32) (33) se dégagent de leur prise, le ressort de torsion se détend conférant aux marteaux une énergie qui se répercute dans le mouvement du connecteur (60) qui est poussé dans un sens ou dans un autre lors de ces percussions. Dans cet exemple, on utilise les points morts haut et bas des sous-ensembles pistons pour faire basculer complètement les gâchettes (32) (33) et ainsi dégager les marteaux (30) (31) de leur prise. Le basculement des gâchettes et donc la percussion des marteaux se produit plus précisément lors de l’appui entre l’extrémité d’une gâchette (32) ou (33) et les faces (34) ou (38) de l’épaulement du commandeur (25). La percussion du marteau (30) permet d’activer la soupape (63) ou (80) et la percussion du marteau (31) permet de la remettre en position de fermeture. La remise en position de frappe des marteaux (30) (31) est assurée par les faces (34) (37) des épaulements du commandeur (25) lors des déplacements des sous-ensembles pistons. La descente profite à la remise en position du marteau (31) et la montée à la remise en position du marteau (30).
Pour plus de clarté dans le fonctionnement, on transposera à la figure 5 un point de départ qui sera la montée du sous-ensemble piston (EPa) et la figure 4 son point d’arrivée. Comme on l’a vu précédemment, la montée du sous-ensemble piston (EPa) est provoquée par la descente du sousensemble piston (EPb) plus spécifiquement par la pression issue des pistons émetteurs (2b) et (5b) qui vont transmettre leur pression de travail (Rt) vers le piston récepteur (14a). A l’instant illustré figure 5, les soupapes (63) (80) du sous ensemble cylindre (A) ont été mise en position d’ouverture et les soupapes (63) (80) du sous ensemble cylindre B en position de fermeture. Lorsque le transfert (Rt) débute, la portée (37) du commandeur (25) vient progressivement en contact avec la face (36) du marteau (30), puis dans la continuité de la montée, le marteau (30) est poussé dans une rotation
-5inverse à la percussion en comprimant son ressort de torsion jusqu’à ce que la gâchette (33) s’engage sur l’encoche (7) du marteau (30) et capture ce dernier. Propulsé par la pression (Rt) provenant des pistons émetteurs (2b) et (5b), le sous-ensemble piston (EPa) continue sa montée et arrive à proximité de la butée haute, la face (38) de l’épaulement du commandeur (25) vient en contact avec la gâchette s (32) qui commence à se dégager progressivement de l’encoche (39) du marteau (31). Une fois complètement au point mort haut, la gâchette (32) s’est dégagé complètement de l’encoche (39) et a relâché le marteau (31) qui est venu percuter le connecteur (60). Cet impact provoque l’ouverture des soupapes (63) et (80) du sous-ensemble cylindre (A) autorisant à cet instant le transfert de travail (Rt) des pistons émetteurs (2a) (5a) et le refoulement d’évacuation (ref) vers le réservoir (15) du piston io récepteur (14a). Mais avant que le sous-ensemble piston (EPa) n’atteigne le point mort haut, le sousensemble piston (EPb) est en descente et avant son arrivée complète au point mort bas, il s’est produit deux actions successives avec premièrement la remise en position de frappe du marteau (31). La face (34) du commandeur (25) vient en contact avec la face (35) du marteau (31) et continue pousser ce dernier dans une rotation inverse à la frappe jusqu'à ce que la gâchette (32) s’engage dans l’encoche (39) et- capture ce dernier. Et deuxièmement, le déclenchement du marteau (30) par la gâchette (33) dont l’impact sur le connecteur provoque la fermeture de la soupape (63) ou (80). Comme on l’a vu, la montée du sous-ensemble piston (EPa) a été engendrée par la pression de travail (Rt) provenant des pistons émetteurs (2b) et (5b) sur le piston récepteur (14a) entraînant dans sa montée le sousensemble piston (EPa). Durant cette montée, les pistons émetteurs (2a) (5a) sont en phase d’aspiration et le piston récepteur (14b) est en phase de refoulement d’évacuation (indiqué par les repères (asp) et (ref) sur les illustrations). Puis enfin une fois le sous-ensemble piston (EPb) au point mort bas avec le sous-ensemble piston (EPa) au point mort haut, c’est le cycle inverse, le sous ensemble piston (EPa) soulève à son tour le sous-ensemble piston (EPb) dans les mêmes conditions et ainsi de suite, le | processus de montée et de descente alternatif entre chaque sous-ensemble piston se répète de s 25 manière autonome jusqu’à l’arrêt manuel. On distingue sur la figure 2 un système de démarrage (96)
S | constitué d’une manette de démarrage (97) et d’un bouton d’arrêt (98). Ce système (96) est en prise sur une canalisation de refoulement (ref) et contrôle ce flux pour les fonctions de mise en route ou d’arrêt. Dans la position telle qu’illustré figure 2 et 3, le bouton d’arrêt (98) a stoppé le cylindre B en position haute, le passage du flux (ref) est totalement obturé. Le piston récepteur (14b) ne pouvant plus refouler 3° le fluide vers le réservoir (15), le sous ensemble pistons (EPb) reste figé en position haute. A cet instant, les soupapes (63) et (80) du cylindre B ont été mise en position d’ouverture par le marteau (31) tandis que pour le cylindre A au point bas, les soupapes (63) et 80 ont été mise en position de fermeture par le marteau (30). L’action de la manette (97) relance le processus en libérant le passage du flux (ref) permettant au piston récepteur (14b) de refouler le fluide présent dans sa chambre (16) et
-6dans le même temps aux pistons émetteurs (2b) et (5b) d’exercer leur force pressante vers le piston récepteur (14a). Pour assurer un bon fonctionnement, la réalisation des différents conduits doivent présenter une faible variation dimensionnelle dans l'écoulement du flux afin de réduire au maximum les étranglements et donc la résistance hydraulique lors de la descente des sous-ensembles pistons. Cette 5 résistance influe directement le temps de déclenchement des soupapes et donc sur la course utile des sous-ensembles pistons. En choisissant des joints hydrauliques de pistons d’un diamètre légèrement inferieur au nominal des chambres (de l'ordre de 5%) et en équipant les pistons de bagues fendues en plastique à faible coefficient de frottement, on améliora d’autant plus le rendement.
S’agissant que d’un exemple non limitatif et non restrictif, il est bien entendu possible d’apporter divers io changements, perfectionnement ou additions, ou remplacer certains éléments par des éléments équivalents sans pour autant dévié du cadre de l’invention.

Claims (3)

  1. Revendications
    1) Démultiplicateur hydromécanique comprenant principalement: au moins 2 pistons émetteurs (2a) (5a) ou (2b) (5b) prédisposés à être relié entre eux par un moyen de démultiplication de force mécanique (20) ; au moins un piston récepteur (14a) ou (14b) ; et un réservoir (15) caractérisé en ce que les cylindres émetteurs (2a) (2b) et récepteurs (8a) (8b) sont chacun doté d’au moins une soupape de travail (80) ou au moins une soupape d’évacuation (63) actionnée par un moyen s’opérant grâce au mouvement des sous-ensemble pistons (EPa) ou (EPb).
  2. 2) Démultiplicateur hydromécanique selon la revendication 1 caractérisé en ce que le mécanisme d’actionnement comprend une bille (62) logée dans la gorge tronconique d’un connecteur (60) et en contact avec la soupape (63) ou (80) laquelle est poussée par la bille (62) lors des mouvements du connecteur (60) résultant de la force d'impact alternative de marteaux (30) ou (31) montés sur ressort qui sont déclenchés par des gâchettes (32) (33) en coordination avec les épaulements (37) (34) du commandeur (25) solidaire des sous-ensembles pistons.
  3. 3) Démultiplicateur hydromécanique selon la revendication 1 caractérisé en ce que le piston émetteur (2a) ou (2b) est solidaire du piston récepteur (14a) ou (14b) de façon à ce que les actionnements des soupapes (63) (80) s’effectuent de façon synchronisés par le commandeur (25) intervenant à l’instant où les cycles de refoulement de travail et d’évacuation ont été complètement achevées.
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