FR3082246A1 - Dispositif de verrouillage hydraulique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif de verrouillage hydraulique (10), comportant : un corps étanche (11) présentant un premier port côté alimentation (13a), un deuxième port côté alimentation (13b), un premier port côté charge (15a), un deuxième port côté charge (15b), et une paroi interne (17) séparant le premier canal de liaison (14a) du deuxième canal de liaison (14b), chacun des canaux de liaison étant muni d'au moins un clapet anti-retour (20) et un dispositif pilote configuré pour ouvrir lesdits clapets anti-retour (20) en réponse à une pression dans un circuit pilote, le dispositif pilote comportant un premier élément de couplage (1) monté mobile de manière étanche dans ladite paroi interne (17) et configuré pour transmettre un mouvement d'ouverture du ou d'un clapet antiretour du deuxième canal de liaison (14b) au ou à un clapet anti-retour du premier canal de liaison (14a).

Description

Domaine technique

L’invention se rapporte au domaine des systèmes hydrauliques et de leurs composants, notamment à des dispositifs de verrouillage destinés à fermer ou ouvrir deux lignes hydrauliques de manière synchronisée.

De tels dispositifs de verrouillage peuvent être utilisés dans des systèmes hydrauliques comprenant des vérins destinés à être actionnés de manière synchronisée, en particulier des systèmes de levage à commande hydraulique.

Arrière-plan technologique

On utilise des systèmes de levage dans de nombreuses applications telles que le transport des bagages vers et depuis la soute d’un avion ou le transport des véhicules automobiles par voie ferroviaire et routière sur des wagons et plateformes porte-autos. Lorsqu’une plateforme ou une structure chargée doit être soulevée par plusieurs vérins en gardant une orientation donnée, par exemple horizontale, il importe que les vérins soient actionnés de manière synchronisée quelle que soit la charge qu’ils supportent, y compris si cette charge n’est pas uniformément repartie sur les vérins. Dans le cas contraire, des défauts de synchronisation sont susceptibles de conduire à des coincements ou détériorations du système de levage.

US-A-20050116499 décrit un système hydraulique pour actionner le toit d’un véhicule entre une position fermée et une position ouverte, qui emploie un diviseur-combinateur de débit volumétrique et plusieurs clapets anti-retour pilotés hydrauliquement.

FR-A-3056266 décrit un système à commande hydraulique employant un dispositif de verrouillage unique pour plusieurs vérins. La synchronisation entre les 25 vérins peut être compromise en cas de défaut d’étanchéité du diviseur-combinateur de débit volumétrique.

Résumé

Certains aspects de l’invention partent de l’idée de fournir un système hydraulique dans lequel l’actionnement de plusieurs vérins puisse être synchronisé 30 et dans lequel les vérins puissent être verrouillés dans différentes positions sans perte de synchronisation. Un but de l’invention est d’obtenir un dispositif de commande de plusieurs vérins qui puisse conserver une bonne synchronisation même en cas de défaut d’étanchéité du diviseur-combinateur de débit volumétrique. Un autre but de l’invention est d’obtenir un dispositif de verrouillage hydraulique fiable et compact.

Selon un mode de réalisation, l’invention fournit un dispositif de verrouillage hydraulique, comportant :

un corps étanche présentant un premier port côté alimentation, un deuxième port côté alimentation, un premier port côté charge, un deuxième port côté charge, un premier canal de liaison reliant le premier port côté alimentation au premier port côté charge, un deuxième canal de liaison reliant le deuxième port côté alimentation au deuxième port côté charge, et une paroi interne séparant le premier canal de liaison du deuxième canal de liaison, chacun des canaux de liaison étant muni d’au moins un clapet anti-retour, qui présente un sens passant depuis le port côté alimentation vers le port côté charge et un sens bloquant depuis le port côté charge vers le port côté alimentation, et un dispositif pilote configuré pour ouvrir lesdits clapets anti-retour en réponse à une pression dans un circuit pilote, le dispositif pilote comportant un premier élément de couplage monté mobile de manière étanche dans ladite paroi interne et configuré pour transmettre un mouvement d’ouverture du ou d’un clapet anti-retour du deuxième canal de liaison au ou à un clapet anti-retour du premier canal de liaison.

Grâce à ces caractéristiques, il est possible d'ouvrir simultanément les deux canaux de liaison, notamment en l’absence de pression dans les ports côté alimentation, en réponse à la pression dans le circuit pilote. De plus, le dispositif de verrouillage peut être réalisé de manière compacte grâce à l’intégration dans un corps commun.

Selon des modes de réalisation avantageux, un tel dispositif peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.

Dans un mode de réalisation, le dispositif pilote comporte :

une chambre formée dans le corps étanche et présentant une première portion de chambre en communication avec le deuxième port côté alimentation et une deuxième portion de chambre en communication avec le circuit pilote, un piston agencé mobile dans ladite chambre et séparant les première et deuxième portion de chambre, et un deuxième élément de couplage accouplant le piston au clapet anti-retour du deuxième canal de liaison pour causer le mouvement d’ouverture du clapet antiretour du deuxième canal de liaison en réponse à la pression dans le circuit pilote.

Dans un mode de réalisation, le corps étanche présente un troisième port côté alimentation appartenant au circuit pilote.

Dans un mode de réalisation, le corps étanche présente un troisième port côté charge et un troisième canal de liaison reliant le troisième port côté alimentation au troisième port côté charge, le troisième canal de liaison étant muni d’au moins un clapet anti-retour, qui présente un sens passant depuis le troisième port côté alimentation vers le troisième port côté charge et un sens bloquant depuis le troisième port côté charge vers le troisième port côté alimentation, et le dispositif comporte un troisième élément de couplage accouplant le piston au clapet anti-retour du troisième canal de liaison pour ouvrir le clapet anti-retour du troisième canal de liaison en réponse à une pression dans le deuxième port côté alimentation.

Grâce à ces caractéristiques, le troisième canal de liaison intégré au corps étanche peut être équipé d’un ou plusieurs clapets anti-retour dont le mouvement d’ouverture soit corrélé avec les clapets anti-retour des deux autres canaux de liaison.

Dans un mode de réalisation, le premier élément de couplage comporte une tige présentant une première extrémité tournée vers le ou un clapet anti-retour du premier canal de liaison, une deuxième extrémité tournée vers le ou un clapet anti-retour du deuxième canal de liaison et portant un joint d’étanchéité entre la première et la deuxième extrémité.

Dans un mode de réalisation, au moins un des premier, deuxième et troisième éléments de couplage comporte une tige présentant une première extrémité tournée respectivement vers un clapet anti-retour du premier, deuxième ou troisième canal de liaison, ladite tige comportant des rainures longitudinales au moins sur une portion adjacente à la première extrémité pour favoriser un écoulement de fluide dans le canal de liaison lorsque ledit clapet anti-retour est ouvert, tout en réalisant un brise-jet. Dans les deuxième et troisième éléments de couplage, de telles rainures peuvent être prévues sur toute la longueur de la tige pour favoriser la communication fluide avec la chambre du dispositif pilote.

Dans un mode de réalisation, un, le ou chaque clapet anti-retour du premier, deuxième et/ou troisième canal de liaison comporte un siège torique et un élément de fermeture mobile configuré pour réaliser un contact étanche avec le siège torique.

Dans un mode de réalisation, le siège torique présente une surface intérieure tronconique et l’élément de fermeture présente une surface extérieure tronconique.

Dans un mode de réalisation, l’angle d'ouverture de la surface extérieure de l’élément de fermeture est supérieur à l’angle d’ouverture de la surface intérieure du siège, par exemple d’au moins 10°. Grâce à cette configuration, les éventuels polluants apportés par le fluide hydraulique sont plus facilement évacués lors de l’ouverture du clapet anti-retour.

Dans un mode de réalisation, l’élément de fermeture présente en outre une portion arrière annulaire faisant saillie par rapport à la surface extérieure tronconique et munie d’échancrures pour accroître la section de passage dans le clapet anti-retour en position ouverte.

Dans un mode de réalisation, un ressort est agencé dans le canal de liaison et rappelle l’élément de fermeture dans un sens opposé au mouvement d’ouverture.

Un tel ressort peut être réalisé de différentes manières. Dans un mode de réalisation, le ressort est un ressort hélicoïdal agencé autour de la tige formant l’élément de couplage.

Dans un mode de réalisation, le siège torique est réalisé dans un matériau à déformation rémanente, par exemple en matière synthétique telle que le polyétheréthercétone (PEEK).

Dans un mode de réalisation, le premier et/ou le deuxième canal de liaison comporte au moins deux clapets anti-retour montés en série et un élément de couplage additionnel monté dans le canal de liaison entre les au moins deux clapets anti-retour pour transmettre un mouvement d’ouverture de l’un à l’autre.

Les clapets anti-retour agencés en série dans le canal de liaison peuvent être identiques ou différents. Grâce à ces caractéristiques, l’étanchéité peut être améliorée et fiabilisée par redondance. Dans des modes de réalisation, les deux clapets anti-retour agencés en série sont différents l’un de l’autre quant à la géométrie et/ou au matériau. Par exemple, les deux clapets anti-retour comportent au moins un clapet à bille et/ou au moins un clapet à portée tronconique, de préférence en métal.

Dans un mode de réalisation, au moins un filtre est relié au premier, deuxième et/ou troisième port côté charge pour retenir des impuretés. Un tel filtre peut être réalisé de différentes manières.

Dans un mode de réalisation, il s’agit d’un filtre conique inséré dans une portion d’extrémité du premier, deuxième et/ou troisième canal de liaison.

Dans un mode de réalisation, le corps étanche présente une forme allongée, les ports côté charge et ports côté alimentation sont agencés sur surface latérale du corps, tandis que les éléments de couplage et les parties mobiles des clapets anti-retour sont configurés pour se déplacer dans une direction longitudinale du corps étanche.

Dans un mode de réalisation, l’invention fournit également un système d’actionnement hydraulique, par exemple un système de levage, comportant : un dispositif de verrouillage hydraulique précité, au moins deux vérins destinés à être actionnés de manière synchronisée, chaque vérin comportant un cylindre présentant un espace intérieur et un piston divisant l’espace intérieur du cylindre en une première chambre et une deuxième chambre, le piston étant mobile dans le cylindre selon une course de déplacement, la première chambre des vérins étant respectivement reliée aux premier et deuxième ports côté charge du dispositif de verrouillage, la deuxième chambre des vérins étant reliée au circuit pilote, un diviseur-combinateur de débit volumétrique présentant un port commun destiné à être relié à une source de pression haute ou basse et au moins deux ports parallèles, le diviseur-combinateur de débit volumétrique étant configuré pour, dans un fonctionnement diviseur, diviser un débit total entrant par le port commun en une pluralité de débits partiels sortant par les ports parallèles et, dans un fonctionnement combinateur, combiner une pluralité de débits partiels entrant par les ports parallèles en un débit total sortant par le port commun, le diviseur-combinateur de débit volumétrique comportant un dispositif de compensation de pression associé à chaque port parallèle pour fixer le rapport volumétrique entre le débit partiel du port parallèle et le débit total indépendamment d’une pression de fonctionnement dudit port parallèle, et au moins deux lignes de commande reliant les ports parallèles du diviseurcombinateur de débit volumétrique aux premier et deuxième ports côté alimentation du dispositif de verrouillage.

Grâce à ces caractéristiques, les vérins peuvent être actionnés vers des positions d’actionnement en appliquant une pression haute au port commun. Grâce au diviseur-combinateur de débit volumétrique, les différents vérins sont actionnés dans des proportions bien maîtrisées, égales ou non, en fonction des rapports volumétriques fixés. De plus, les vérins peuvent être verrouillés dans une position d’actionnement à l’aide du dispositif de verrouillage hydraulique et de ses clapets anti-retour lorsque la pression appliquée au port commun est supprimée. Enfin, grâce au dispositif de verrouillage hydraulique interposé entre les vérins et le diviseur-combinateur de débit volumétrique, aucune perte de synchronisation ne survient même si l’étanchéité du diviseur-combinateur de débit volumétrique est défectueuse.

Dans un mode de réalisation, les lignes de commande sont des premières lignes de commande, le système comportant en outre un raccord de dérivation à plusieurs branches interposé entre les deuxièmes chambres des vérins et le circuit pilote, notamment le troisième port côté charge du dispositif de verrouillage, et des deuxièmes lignes de commande reliant chacune une branche respective du raccord de dérivation à la deuxième chambre d’un vérin respectif.

Grâce à ces caractéristiques, les deuxièmes chambres de tous les vérins peuvent être reliées de manière économique et simple au troisième port côté charge du dispositif de verrouillage, via le raccord de dérivation. Grâce à ces caractéristiques, les flux hydrauliques entrant et sortant des deuxièmes chambres de vérins peuvent aussi passer par le dispositif de verrouillage hydraulique, ce qui facilite l’installation du système.

Selon des modes de réalisation, le diviseur-combinateur de débit volumétrique et le dispositif de verrouillage hydraulique peuvent être fournis séparément ou, inversement, peuvent être intégrés dans un corps commun intégrant les premières lignes de commande.

De préférence dans ce cas, le raccord de dérivation peut aussi être intégré dans le corps commun, le corps commun présentant en outre une pluralité de ports associés à des branches du raccord de dérivation pour raccorder les deuxièmes lignes de commande au corps commun.

Dans un mode de réalisation, le système comporte en outre un distributeur hydraulique connecté au port commun et au troisième port côté alimentation du dispositif de verrouillage hydraulique, le distributeur hydraulique étant commutable dans une première position d’alimentation, par exemple directe, dans laquelle il met en communication le port commun avec une source de pression et le troisième port côté alimentation avec un réservoir, et dans une deuxième position d’alimentation, par exemple croisée, dans laquelle il met en communication le troisième port côté alimentation avec la source de pression et le port commun avec le réservoir. Grâce à ces caractéristiques, les vérins peuvent être actionnés dans un sens montant dans la première position du distributeur et dans un sens descendant dans la deuxième position du distributeur.

De préférence, le distributeur hydraulique est en outre commutable dans une position neutre dans laquelle il met en communication le port commun et le troisième port côté alimentation avec le réservoir. Grâce à ces caractéristiques, les vérins peuvent être verrouillés en position sous l’effet du dispositif de verrouillage hydraulique.

Dans un mode de réalisation, les dispositifs de compensation de pression sont configurés pour que les débits partiels de chaque port parallèle soient égaux. Une telle configuration convient notamment pour l’actionnement synchrone de vérins tous identiques.

Dans un mode de réalisation, le système est configuré comme système de levage, les vérins étant configurés comme vérins de levage.

Dans un mode de réalisation, l’invention fournit également un clapet antiretour comportant un siège torique agencé dans un canal et un élément de fermeture mobile configuré pour réaliser un contact étanche avec le siège torique, dans lequel le siège torique présente une surface intérieure tronconique et l’élément de fermeture présente une surface extérieure tronconique, l’angle d'ouverture de la surface extérieure de l’élément de fermeture étant supérieur à l’angle d’ouverture de la surface intérieure du siège, par exemple d’au moins 10°.

Brève description des figures

L’invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés.

- La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d’un dispositif de verrouillage hydraulique.

- La figure 2 est une vue agrandie d’un clapet anti-retour pouvant être utilisé dans le dispositif de la figure 1.

- La figure 3 est une vue en coupe transversale du dispositif de la figure 1 selon la ligne lll-lll.

- La figure 4 est une vue en coupe transversale du dispositif de la figure 1 selon la ligne IV-IV.

- La figure 5 est une vue en coupe transversale du dispositif de la figure 1 selon la ligne V-V.

- La figure 6 est un diagramme fonctionnel représentant un système de levage, dans lequel le dispositif de la figure 1 peut être utilisé.

- La figure 7 est une vue analogue à la figure 1, représentant le dispositif de verrouillage hydraulique dans un deuxième mode de réalisation.

- La figure 8 est une représentation schématique d’un filtre conique pouvant être utilisé dans le dispositif de la figure 1.

- La figure 9 est une représentation schématique d’un disque de filtration pouvant être utilisé dans le dispositif de la figure 1.

Description détaillée de modes de réalisation

En référence à la figure 1, un dispositif de verrouillage hydraulique 10 est représenté. Le dispositif de verrouillage hydraulique 10 comporte trois ports côté alimentation 13a, 13b et 13c et trois ports côté charge 15a, 15b et 15c, ainsi que trois canaux de liaison 14a, 14b et 14c reliant chacun un port côté alimentation 13a, 13b ou 13c à un port côté charge respectif 15a, 15b ou 15c.

Chaque canal de liaison 14a, 14b et 14c est muni d’un clapet anti-retour 20a, 20b et 20c, qui présente un sens passant depuis le port côté alimentation vers le port côté charge et un sens bloquant depuis le port côté charge vers le port côté alimentation.

Un dispositif pilote permet de piloter l’ouverture des clapets anti-retour 20a et 20b des canaux de liaison 14a et 14b en réponse à l’application d’une pression haute au port côté alimentation 13c. En d’autres termes, l’application d’une pression haute au port côté alimentation 13c provoque à la fois l’ouverture du clapet antiretour 20c en raison de l’écart de pression positif entre le port côté alimentation 13c et le port côté charge 15c, et l’ouverture des clapets anti-retour 20a et 20b sous l’effet du dispositif pilote en raison de l’écart de pression positif entre le port côté alimentation 13c et les ports côté alimentation 13a et 13b. Dans ce contexte, l’expression « pression haute » signifie donc une pression supérieure à la pression régnant au ports côté alimentation 13a.

Pour cela, le dispositif de verrouillage hydraulique 10 comporte un corps métallique 11 allongé, par exemple cylindrique, présentant les ports côté alimentation et les ports côté charge percés latéralement, soit par exemple six orifices. Le corps métallique 11 présente aussi des portions d’alésage axiales 14a, 14b, 16 et 14c disposées successivement le long du corps métallique 11 et séparées deux à deux par des parois de séparation 17, 18 et 19. Les portions d’alésage axiales 14a, 14b et 14c forment les trois canaux de liaison précités.

Le dispositif pilote comporte une tige navette 1 montée coulissante dans un alésage 2a percé longitudinalement dans la paroi de séparation 17 et reliant les portions d’alésage axiales 14a et 14b. Le port côté alimentation 13a débouche latéralement dans l’alésage 2a. La tige navette 1 porte un joint torique 3 pour maintenir une séparation étanche entre les portions d’alésage axiales 14a et 14b.

Le dispositif pilote comporte aussi un piston 5 agencé coulissant dans la portion d’alésage 16 et séparant de manière étanche une portion gauche de l’alésage 16 située du côté de la paroi de séparation 18 d’une portion droite de l’alésage 16 située du côté de la paroi de séparation 19.

Le dispositif pilote comporte aussi une tige d’actionnement 4 montée coulissante dans un alésage 2b percé longitudinalement dans la paroi de séparation 18 et reliant les portions d’alésage axiales 14b et 16. Le port côté alimentation 13b débouche latéralement dans l’alésage 2b. La tige d’actionnement 4 ne porte pas de joint d’étanchéité de sorte que l’alésage 2b permet une communication fluide entre les portions d’alésage axiales 14b et 16.

Le dispositif pilote comporte aussi une tige d’actionnement 6 montée coulissante dans un alésage 2c percé longitudinalement dans la paroi de séparation 19 et reliant les portions d’alésage axiales 14c et 16. Le port côté alimentation 13c débouche latéralement dans l’alésage 2c. La tige d’actionnement 6 ne porte pas de joint d’étanchéité de sorte que l’alésage 2c permet une communication fluide entre les portions d’alésage axiales 14c et 16.

La figure 2 est une vue partielle agrandie d’un mode de réalisation des clapets anti-retour 20a, 20b et 20c. Un siège de clapet 21, de forme torique, réalisé de préférence en matériau à déformation rémanente, est agencé contre la paroi de la portion d’alésage axiale 14a, 14b ou 14c autour de l’embouchure de l’alésage 2a, 2b ou 2c. Le siège de clapet 21 présente une surface intérieure tronconique 25 et une surface d’extrémité libre 28.

Un élément de fermeture 22, mobile axialement dans de la portion d’alésage axiale 14a, 14b ou 14c, présente une portion tronconique 24, saillante vers le siège de clapet 21 et apte à s’engager dans celui-ci pour établir un contact étanche. Comme visible au chiffre 26, l’angle d’ouverture de la portion tronconique 24 est plus élevé que l’angle d’ouverture de la surface intérieure tronconique 25, par exemple d’environ 10°.

Un ressort de rappel 23 est agencé dans la portion d’alésage axiale 14a, 14b ou 14c pour rappeler l’élément de fermeture 22 en direction du siège de clapet 21.

Autour de la portion tronconique 24, l’élément de fermeture 22 présente un rebord annulaire 27 apte à s’appliquer contre la surface d’extrémité libre 28 du siège de clapet 21. De préférence, l’arête entre la surface intérieure tronconique 25 et la surface d’extrémité libre 28 du siège de clapet 21 est sensiblement alignée avec l’arête entre la portion tronconique 24 et le rebord annulaire 27 de l’élément de fermeture 22.

Comme visible sur la figure 3, le rebord annulaire 27 présente quatre échancrures 29 en forme d’arcs de cercle qui viennent affleurer la portion tronconique 24.

Cet agencement de l’élément de fermeture 22, en particulier avec l’écart d’angle 26 et les échancrures 29, facilite l’évacuation des éventuels polluants apportés par le fluide, ce qui allonge la durée de vie du clapet anti-retour.

Comme visible sur les figures 4 et 5, la tige navette 1 et les tiges d’actionnement 4 et 6 portent de préférence des rainures longitudinales 41 sur leur surface extérieure pour faciliter l’écoulement de liquide dans l’alésage 2a, 2b ou 2c et exercer une fonction de brise jet. Sur la tige navette 1, ces rainures longitudinales 41 ne s’étendent que d’un seul côté du joint torique 3, sur la portion située vers la portion d’alésage axiale 14a.

Les clapets anti-retour 20a, 20b et 20c sont à chaque fois passant dans le sens depuis le port côté alimentation 13a, 13b, 13c vers le port côté charge 15a, 15b, 15c c’est-à-dire s’ouvrent spontanément en réponse à un gradient de pression négatif dans ce sens.

Le fonctionnement du dispositif pilote sera maintenant expliqué en référence à la figure 1. Sur la figure 1, le piston 5 est représenté en position neutre en l’absence de différentiel de pression entre les ports côté alimentation 13c et 13b. Il n’interagit alors avec aucun clapet.

Si une pression haute est appliquée au port côté alimentation 13b, le piston 5 est poussé vers le canal de liaison 14c en réponse au différentiel de pression. La tige d’actionnement 6 actionne alors le clapet anti-retour 20c en position ouverte.

Le fonctionnement est symétrique lorsqu’une pression haute est appliquée au port côté alimentation 13c. L’application d’une pression haute au port côté alimentation 13c provoque l’ouverture du clapet anti-retour 20b sous l’effet du piston 5 en raison de l’écart de pression positif entre le port côté alimentation 13c et le port côté alimentation 13b. Simultanément, l’élément de fermeture 22 du clapet antiretour 20b rencontre la tige navette 1 lors de son mouvement d’ouverture et pousse alors la tige navette 1 vers la portion d’alésage axiale 14a, ce qui a pour effet d’ouvrir également le clapet anti-retour 20a.

La figure 6 représente un système hydraulique de levage 60. Le système de levage 60 comporte ici deux vérins d’actionnement A et B, supportant par exemple un plateau porte-charge 100 ou tout autre équipement devant être déplacé de haut en bas ou de bas en haut. Le système qui va être décrit ci-dessous est adaptable à un nombre quelconques de vérins.

Chacun des vérins A, B comporte un cylindre 2a, 2b dans lequel coulisse un piston 3a, 3b qui sépare l’espace intérieur du cylindre en une première chambre, qui sera ici appelée chambre basse 4a, 4b, et une deuxième chambre, qui sera ici appelée chambre haute 5a, 5b compte-tenu de l’orientation du vérin. Le piston 3a, 3b est solidaire d’une tige de vérin 9a, 9b. Dans les vérins A, B, on appelle chambre basse 4a, 4b la chambre qui doit être maintenue en pression lorsque le système est verrouillé en position haute, c’est-à-dire la chambre qui supporte le poids de la charge à lever. Inversement la chambre haute 5a, 5b désigne la chambre qui est mise en pression pour le mouvement de descente et qui ne supporte donc pas le poids de la charge à lever. Les cylindres 2a et 2b sont orientés verticalement comme schématisé par l’axe z représentant la direction verticale, ou obliquement selon un axe non-horizontal, voire horizontalement s’il existe un dispositif de renvoi d’effort (non représenté, par exemple levier basculant) couplé à la tige de vérin pour convertir le déplacement de la tige de vérin en un déplacement ayant une composante verticale.

Une ligne hydraulique 6a, 6b relie la chambre basse 4a, 4b aux ports côté charge 15a et 15b du dispositif de verrouillage 10. Une ligne hydraulique 7a, 7b relie la chambre haute 5a, 5b à un raccord de dérivation 62, lui-même relié au port côté charge 15c du dispositif de verrouillage 10.

Le diviseur-combinateur de débit volumétrique 70 est un dispositif bidirectionnel qui comporte un port commun 71 et deux ports parallèles auxquels sont reliés respectivement des lignes hydrauliques 72a et 72b. Dans un fonctionnement diviseur, le débit total entrant par le port commun 71 est divisé en deux débits partiels sortant par les ports parallèles. Le rapport volumétrique entre chaque débit partiel et le débit total est fixé indépendamment de la pression régnant au niveau du port parallèle considéré, grâce à des dispositifs de compensation de pression associés à chaque port parallèle, selon la technique connue. Ce rapport volumétrique peut est fixe, par exemple 50% au niveau de chacun des ports parallèles, ou réglable, selon la construction du diviseur-combinateur de débit volumétrique 70.

Dans un fonctionnement combinateur, les deux débits partiels entrant par les ports parallèles sont combinés en un débit total sortant par le port commun 71 selon les rapports volumétriques mentionnés précédemment, indépendamment de la pression régnant au niveau des ports parallèles.

Le fonctionnement du système de levage dans un mouvement de montée va maintenant être décrit. Pour provoquer le mouvement de montée des vérins A et B, le port commun 71 est relié à une source de pression tandis que le port côté alimentation 13c est relié à un réservoir. Le flux de liquide, par exemple une huile hydraulique, fourni par la source de pression est divisé en deux débits dans les lignes hydrauliques 72a et 72b selon les rapports volumétriques fixés par le diviseur-combinateur 70, à savoir 50% et 50% dans le cas de deux vérins identiques devant être actionnés de manière synchronisée. Ces deux débits passent par les canaux 14a et 14b du dispositif de verrouillage hydraulique 10 et dans les lignes hydrauliques 6a et 6b.

L’afflux de liquide avec un débit rigoureusement égal dans les chambres basses 4a et 4b des deux vérins A et B provoque un déplacement synchronisé des deux pistons 3a et 3b. Le niveau de précision du diviseur-combinateur 70 est généralement de 1 à 2%, ce qui est tout à fait acceptable pour une application de levage typique.

Simultanément, le liquide expulsé des chambres hautes 5a et 5b reflue par les lignes hydrauliques 7a et 7b, est réuni au niveau du raccord de dérivation 62 et s’écoule à travers le canal 14c du dispositif de verrouillage hydraulique 10 jusqu’au port côté alimentation 13c et la ligne hydraulique 73, d’où il peut rejoindre le réservoir 52.

Le passage du liquide dans le dispositif de verrouillage hydraulique 10 entre les chambres hautes 5a et 5b et le réservoir n’est pas indispensable étant donné que les chambres hautes 5a et 5b ne supportent jamais la charge dans un système de levage. Dans une variante non représentée, un circuit séparé est utilisé pour cette liaison.

Sur la figure 6, le système de levage 60 est représenté dans un état de verrouillage, dans lequel les trois ports côté alimentation 13a, 13b et 13c sont reliés au réservoir par le distributeur hydraulique 50 en position neutre. Dans cet état, la position des vérins A et B est maintenue par l’action des clapets anti-retour 20a et 20b du dispositif de verrouillage hydraulique 10, qui empêche le liquide de refluer sous l’effet de la charge appliquée sur les tiges de vérin 9a et 9b, symbolisée par la flèche 19.

Le clapet anti-retour 20c assure le verrouillage des chambres 5a, 5b des deux vérins A et B. Ce verrouillage garantit le maintien en position du plateau 100 si le sens de la charge s’inverse (inversion de la flèche 19).

Pour provoquer le mouvement de descente des vérins A et B, le port côté alimentation 13c est relié à la source de pression tandis que le port commun 71 est relié au réservoir. Le flux de liquide fourni par la source de pression passe par la ligne hydraulique 73, le canal 14c du dispositif de verrouillage hydraulique 10 et est divisé par le raccord en dérivation 62 dans les lignes hydrauliques 7a et 7b vers les chambres hautes 5a et 5b. Simultanément, le flux de liquide hydraulique délivré par les vérins A et B en mouvement reflue par les lignes hydrauliques 6a et 6b, les canaux 14a et 14b du dispositif de verrouillage hydraulique 10 jusqu’aux ports côté alimentation 13a et 13b, puis par les lignes hydrauliques 72a et 72b et est combiné au niveau du diviseur-combinateur 70 selon les rapports volumétriques fixés et s’écoule à travers le port commun 71 d’où il peut rejoindre le réservoir 52.

On notera que, en l’absence de débit de fuite au niveau des pistons 3a et 3b, le contrôle des débits sortants des chambres basses 4a et 4b par le diviseurcombinateur 70 impose simultanément une répartition équivalente des débits entrant dans les chambres hautes 5a et 5b. Le mouvement de descente des deux vérins reste bien synchronisé.

Pour réaliser l’alimentation du système de levage 1 en pression hydraulique dans les différents états de fonctionnement, on peut employer le distributeur hydraulique 50 représenté sur la figure 6.

Côté source, le distributeur hydraulique 50 est relié à une pompe 51 et à un réservoir de liquide 52 ou bâche, par exemple à pression atmosphérique ou pressurisé. Côté distribution, le distributeur hydraulique 50 est relié au port commun 71 et au port côté alimentation 13c. Dans l’état de commutation direct, le distributeur hydraulique 50 met en communication le port commun 71 avec la pompe 51 et le port côté alimentation 13c avec le réservoir 52. Dans l’état de commutation croisé, le distributeur hydraulique 50 met en communication le port côté alimentation 13c avec la pompe 51 et le port commun 71 avec le réservoir 52.

Dans l’état de commutation neutre montré en figure 6, le distributeur hydraulique 50 met en communication le port commun 71 et le port côté alimentation 13c avec le réservoir 52.

Comme illustré, des filtres à huile 55 peuvent être prévus en différents emplacements du circuit pour éviter la pollution des composants mécaniques par des impuretés et poussières, notamment à l’entrée des ports côté charge 15a, 15b et 15c du dispositif de verrouillage hydraulique 10.

Le dispositif de verrouillage hydraulique 10 et le diviseur-combinateur 70 peuvent être réalisés séparément. Comme esquissé par le cadre 65, un boîtier commun intégrant ces deux composants peut aussi être réalisé, par mesure de compacité.

Grâce à leur conception particulière, notamment l’utilisation d’une tige brise jet, l’utilisation d’un matériau à déformation rémanente pour le siège de clapet et la géométrie de l’élément de fermeture évitant de capturer les polluants, les clapets anti-retour 20a, 20b, 20c décrits ci-dessus peuvent être employés seuls pour fermer de manière fiable une ligne hydraulique soumise à une charge, notamment dans le système de levage 60.

Par mesure de redondance, le dispositif de verrouillage peut aussi comporter plusieurs clapets anti-retour dans un même canal de liaison. Ainsi, la figure 7 représente un dispositif de verrouillage selon un deuxième mode de réalisation. Les éléments analogues ou identiques à ceux de la figure 1 portent le même chiffre de référence augmenté de 100.

Dans ce cas, le canal de liaison allant du port côté alimentation 113a ou 113b au port côté charge 115a ou 115b comporte une deuxième portion d’alésage axiale 75a ou 75b en série avec la portion d’alésage axiale 114a ou 114b, et un deuxième clapet anti-retour 76a ou 76b dans la deuxième portion d’alésage axiale 75a ou 75b. Une tige d’actionnement 77a ou 77b permet de transmettre le mouvement d’ouverture du clapet anti-retour 120a ou 120b au clapet anti-retour 76a ou 76b. Dans ce cas, la tige navette 101 est donc agencée dans la paroi 117 entre la deuxième portion d’alésage axiale 75b et la portion d’alésage axiale 114a.

Grâce à la double étanchéité, la fermeture du canal de liaison est fiabilisée, même en cas de défaillance de l’un des clapets anti-retour. La même disposition à deux clapets anti-retour pourrait aussi être employée du côté de la chambre haute des vérins.

La longévité fonctionnelle du dispositif de verrouillage hydraulique dépend de la qualité du fluide. De préférence, il faut employer un fluide hydraulique respectant la classe 22/18/15 de la norme ISO 4406 ou la classe 9 de la norme NAS 1648.

Pour cela, un filtre 55 est installé au refoulement de la pompe 51.

En aval, les trois branches de sortie du dispositif de verrouillage hydraulique 10 sont dotées d’un filtre 55. Ces derniers doivent empêcher toute pollution émanant des vérins de pénétrer dans le dispositif de verrouillage hydraulique 10. La perte de charge qu’ils génèrent ne doit pas être significative. Pour cela, différents technologies de filtration sont possibles.

La figure 8 illustre un filtre conique qui peut être inséré dans les ports côté charge du dispositif de verrouillage hydraulique 10. Les avantages du filtre conique sont :

la possibilité de positionner le filtre dans un taraudage et d’adapter sa géométrie en fonction du diamètre et de la profondeur disponibles, la possibilité de filtrer dans les deux sens, la surface importante obtenue par plissage de la maille filtrante 80.

La figure 9 illustre une cartouche de filtration en forme de disque pouvant être disposée au niveau des orifices du corps 11. Cette cartouche permet de réaliser un filtre adapté au diamètre disponible. Le plissage de la maille filtrante 90 permet aussi d’obtenir une surface importante, mais néanmoins limitée par le diamètre de l’orifice.

Une autre technique possible est l’utilisation d’un filtre magnétique. La perte de charge générée est plus faible que pour les autres techniques, mais seules les particules métalliques en suspension dans le fluide peuvent être capturées par ce filtre.

Exemple dimensionnel

Dans un mode de réalisation du dispositif de verrouillage, les paramètres suivants sont employés :

• débit de fluide : environ 25 à 50 litres par minutes • température de fonctionnement : entre -30°C et 70°C • viscosité cinématique du fluide : entre 10mm²/s et 400mm²/s • maille de filtration : environ 70 pm • pression maximale de service : environ 350 bar.

Le système de levage 60 décrit ci-dessus peut être facilement adapté à un nombre quelconque de vérins actionnés simultanément. Pour cela, une première option est de modifier le nombre de ports parallèles 12 du diviseur-combinateur 70. Une deuxième option, notamment lorsque le nombre de vérins à actionner est une puissance entière du chiffre 2, est de monter en série plusieurs étages de diviseurscombinateurs 70 ayant deux ports parallèles chacun. Ces deux options peuvent aussi être combinées, notamment lorsque le nombre de vérins à actionner est une puissance entière d’un nombre entier supérieur à 2. Dans tous les cas, le nombre de branches du raccord de dérivation 62 peut être adapté au nombre total de vérins à actionner.

Enfin, d’autres systèmes d’actionnement et de déplacement hydrauliques peuvent être fabriqués selon les mêmes principes, dans d’autres applications que le levage, par exemple pour déplacer horizontalement des éléments mécaniques tels que des portes, tiroirs, outils, etc. Dans tous les cas, l’emploi d’un unique dispositif de verrouillage hydraulique mis en commun pour tous les vérins est un facteur de réduction du coût d’acquisition du système.

L’usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n’exclut pas la présence d’autres éléments ou d’autres étapes que ceux énoncés dans une revendication.

Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.

Claims (19)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif de verrouillage hydraulique (10, 110), comportant :

   un corps étanche (11, 111) présentant un premier port côté alimentation (13a, 113a), un deuxième port côté alimentation (13b, 113b), un premier port côté charge (15a, 115a), un deuxième port côté charge (15b, 115b), un premier canal de liaison (14a, 114a, 75a) reliant le premier port côté alimentation au premier port côté charge, un deuxième canal de liaison (14b, 114b, 75b) reliant le deuxième port côté alimentation au deuxième port côté charge, et une paroi interne (17, 117) séparant le premier canal de liaison du deuxième canal de liaison, chacun des canaux de liaison étant muni d’au moins un clapet anti-retour (20, 120, 76) qui présente un sens passant depuis le port côté alimentation vers le port côté charge et un sens bloquant depuis le port côté charge vers le port côté alimentation, et un dispositif pilote configuré pour ouvrir lesdits clapets anti-retour (20, 120, 76) en réponse à une pression dans un circuit pilote, le dispositif pilote comportant un premier élément de couplage (1, 101) monté mobile de manière étanche dans ladite paroi interne (17, 117) et configuré pour transmettre un mouvement d’ouverture du ou d’un clapet anti-retour du deuxième canal de liaison (14b, 114b, 75b) au ou à un clapet anti-retour du premier canal de liaison (14a, 114a, 75a).
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le premier élément de couplage comporte une tige (1, 101) présentant une première extrémité tournée vers le ou un clapet anti-retour (20a, 120a) du premier canal de liaison, une deuxième extrémité tournée vers le ou un clapet anti-retour (20b, 76b) du deuxième canal de liaison et portant un joint d’étanchéité (3) entre la première et la deuxième extrémité.
3. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le dispositif pilote comporte :

   une chambre (16) formée dans le corps étanche (11, 111) et présentant une première portion de chambre en communication avec le deuxième port côté alimentation (13b, 113b), et une deuxième portion de chambre en communication avec le circuit pilote, un piston (5) agencé mobile dans ladite chambre (16) et séparant les première et deuxième portion de chambre, et un deuxième élément de couplage (4, 104) accouplant le piston (5) au clapet anti retour (20b, 120b) du deuxième canal de liaison pour causer le mouvement d’ouverture du clapet anti-retour (20b, 120b) du deuxième canal de liaison en réponse à la pression dans le circuit pilote.
4. 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le corps étanche présente un troisième port côté alimentation (13c, 113c) appartenant au circuit pilote.
5. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le corps étanche présente un troisième port côté charge (15c, 115c) et un troisième canal de liaison (14c) reliant le troisième port côté alimentation au troisième port côté charge, le troisième canal de liaison étant muni d’au moins un clapet anti-retour (20c), qui présente un sens passant depuis le troisième port côté alimentation vers le troisième port côté charge et un sens bloquant depuis le troisième port côté charge vers le troisième port côté alimentation, et le dispositif comporte un troisième élément de couplage (6, 106) accouplant le piston (5, 105) au clapet anti-retour du troisième canal de liaison pour ouvrir le clapet anti-retour (20c) du troisième canal de liaison en réponse à une pression dans le deuxième port côté alimentation.
6. 6. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel au moins un des premier, deuxième et troisième éléments de couplage (1, 101,4, 104, 6, 106) comporte une tige présentant une première extrémité tournée respectivement vers un clapet anti-retour (20, 120) du premier, deuxième ou troisième canal de liaison, ladite tige comportant des rainures longitudinales (41) au moins sur une portion adjacente à la première extrémité pour favoriser un écoulement de fluide dans le canal de liaison lorsque ledit clapet anti-retour (20, 120) est ouvert.
7. 7. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel ledit au moins un clapet anti-retour (20, 120, 76) du premier, deuxième et/ou troisième canal de liaison comporte un siège torique (21) et un élément de fermeture (22) mobile configuré pour réaliser un contact étanche avec le siège torique, le siège torique présentant une surface intérieure tronconique (25) et l’élément de fermeture présente une surface extérieure tronconique (24).
8. 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel l’angle d'ouverture de la surface extérieure tronconique (24) de l’élément de fermeture est supérieur à l’angle d’ouverture de la surface intérieure tronconique (25) du siège torique (21).
9. 9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, dans lequel l’élément de fermeture (22) présente en outre une portion arrière annulaire (27) faisant saillie par rapport à la surface extérieure tronconique et munie d’échancrures (29) pour accroître la section de passage dans le clapet anti-retour en position ouverte.
10. 10. Dispositif selon l’une des revendications 7 à 9, dans lequel le siège torique (21) est réalisé dans un matériau à déformation rémanente.
11. 11. Dispositif selon l’une des revendications 7 à 10, dans lequel un ressort (23) est agencé dans le canal de liaison et rappelle l’élément de fermeture (22) dans un sens opposé au mouvement d’ouverture.
12. 12. Dispositif selon la revendication 11, dans lequel le ressort est un ressort hélicoïdal (23) agencé autour de la tige formant l’élément de couplage (1, 101).
13. 13. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 12, dans lequel le premier et/ou le deuxième canal de liaison comporte au moins deux clapets antiretour (120, 76) montés en série et un élément de couplage additionnel (77) monté dans le canal de liaison entre les au moins deux clapets anti-retour pour transmettre un mouvement d’ouverture de l’un à l’autre.
14. 14. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 13, dans lequel au moins un filtre (55) est relié au premier, deuxième et/ou troisième port côté charge (15, 115) pour retenir des impuretés.
15. 15. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 14, dans lequel le corps étanche (11, 111) présente une forme allongée, les ports côté charge et ports côté alimentation (13, 15, 113, 115) sont agencés sur surface latérale du corps, et ledit ou chaque élément de couplage (1, 101, 4, 104, 6, 106, 77) ainsi que des parties mobiles des clapets anti-retour (20, 120, 76) sont configurés pour se déplacer dans une direction longitudinale du corps étanche.
16. 16. Système d’actionnement hydraulique (60) comportant :

    un dispositif de verrouillage hydraulique (10, 110) selon l’une des revendications 1 à

    15, au moins deux vérins (A, B) destinés à être actionnés de manière synchronisée, chaque vérin comportant un cylindre présentant un espace intérieur et un piston divisant l’espace intérieur du cylindre en une première chambre (4) et une deuxième chambre (5), le piston étant mobile dans le cylindre selon une course de déplacement, la première chambre des vérins étant respectivement reliée aux premier et deuxième ports côté charge du dispositif de verrouillage, la deuxième chambre des vérins étant reliée au circuit pilote, un diviseur-combinateur de débit volumétrique (70) présentant un port commun (71) destiné à être relié à une source de pression haute ou basse et au moins deux ports parallèles, le diviseur-combinateur de débit volumétrique étant configuré pour, dans un fonctionnement diviseur, diviser un débit total entrant par le port commun en une pluralité de débits partiels sortant par les ports parallèles et, dans un fonctionnement combinateur, combiner une pluralité de débits partiels entrant par les ports parallèles en un débit total sortant par le port commun, le diviseur-combinateur de débit volumétrique comportant un dispositif de compensation de pression associé à chaque port parallèle pour fixer le rapport volumétrique entre le débit partiel du port parallèle et le débit total indépendamment d’une pression de fonctionnement dudit port parallèle, et au moins deux lignes de commande (72) reliant les ports parallèles du diviseurcombinateur de débit volumétrique aux premier et deuxième ports côté alimentation (13a, 13b, 113a, 113b) du dispositif de verrouillage (10, 110).
17. 17. Système selon la revendication 16, dans lequel les au moins deux lignes de commande (72) sont des premières lignes de commande, le système comportant en outre un raccord de dérivation (62) à plusieurs branches interposé entre les deuxièmes chambres des vérins et le circuit pilote, et des deuxièmes lignes de commande (7) reliant chacune une branche respective du raccord de dérivation à la deuxième chambre (5) d’un vérin respectif (A, B).
18. 18. Système selon la revendication 16 ou 17 prise en combinaison avec la revendication 5, comportant en outre un distributeur hydraulique (50) connecté au port commun (71) et au troisième port côté alimentation (13c, 113c) du dispositif de verrouillage hydraulique (10, 110), le distributeur hydraulique étant commutable dans une première position d’alimentation, dans laquelle il met en communication le port commun avec une source de pression (51) et le troisième port côté alimentation avec un réservoir (52), et dans une deuxième position d’alimentation, dans laquelle il met en communication le troisième port côté alimentation avec la source de pression et le port commun avec le réservoir.
19. 19. Système selon l’une des revendications 16 à 18 configuré comme système de levage, les vérins (A, B) étant configurés comme vérins de levage.