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FR2752034A1 - Distributeur pneumatique a tiroir a encombrement reduit - Google Patents

Distributeur pneumatique a tiroir a encombrement reduit Download PDF

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FR2752034A1 FR9609805A FR9609805A FR2752034A1 FR 2752034 A1 FR2752034 A1 FR 2752034A1 FR 9609805 A FR9609805 A FR 9609805A FR 9609805 A FR9609805 A FR 9609805A FR 2752034 A1 FR2752034 A1 FR 2752034A1
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Crouzet Automatismes SAS
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    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/02—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor
    • F16K3/04—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with pivoted closure members
    • F16K3/06—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with pivoted closure members in the form of closure plates arranged between supply and discharge passages

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Abstract

La présente invention concerne un distributeur pneumatique comportant une chambre de mise en pression (21) équipée d'orifices parmi lesquels un orifice d'alimentation (22) en fluide, deux orifices de distribution (23, 24) et au moins un orifice d'échappement (25). La chambre comprend une plaque fixe (26) équipée de lumières (27, 28, 29), une plaque mobile (30) destinée à être déplacée en frottant sur la plaque fixe à l'aide d'un dispositif d'entraînement (37). Dans une première position, le premier orifice de distribution (23) communique avec l'orifice d'échappement (25) tandis que le second (24) communique avec l'orifice d'alimentation (22) et dans une seconde position, le second (24) orifice de distribution communique avec l'orifice d'échappement (25) tandis que le premier (23) communique avec l'orifice d'alimentation (22). Pour cela, la plaque mobile (30) pivote autour d'un axe (31), le point d'action (38) du dispositif d'entraînement (37) sur la plaque mobile (30) étant espacé de l'axe (31).

Description

DISTRIBUTEUR PNEUMATIQUE A TIROIR A ENCOMBREMENT REDUIT
La présente invention est relative à un distributeur pneumatique à tiroir. Ce type de distributeur peut être utilisé dans la commande de vérins
pneumatiques servant dans des machines outils par exemple.
Ce distributeur peut être aussi bien de type 5/2, 513 ou bien 4/2, 4/3. Cela signifie qu'il peut comporter quatre ou cinq orifices et deux ou trois
positions.
A ce jour, ii existe des distributeurs pneumatiques à clapet. Ils
comportent un corps délimitant une chambre de mise en pression munie d'orifices dont un pour l'alimentation en fluide sous pression, deux pour la distribution du fluide sous pression vers un dispositif d'utilisation et au moins
un pour l'échappement. Un clapet se déplace dans la chambre de mise en pression et libère selon sa position l'un des orifices de distribution. Le fluide sous pression se trouvant dans la chambre de mise en pression passe par cet orifice de distribution alors que l'autre orifice de distribution communique avec l'orifice d'échappement.
Ces distributeurs pneumatiques ne peuvent avec un encombrement réduit, (par exemple inférieur à 20 mm de largeur), passer des débits importants (par exemple supérieurs à 500 litres/minute) avec une pression de l'ordre de 6 bars. Pour cela il faudrait que le clapet ait un siège important etlou une course importante.
On connaît aussi des distributeurs à tiroir qui sont un peu plus compacts pour un même débit. Ce type de distributeur, représenté sur la figure 1, comporte un corps 1 délimitant une chambre C de mise en pression munie des orifices El, S1, E2, S2, P. A l'intérieur de cette chambre
C de mise en pression se trouve une plaque fixe PF solidaire du corps 1, et comportant des lumières El', S'1, E'2, 52, P' qui communiquent avec les orifices El, S1, E2, S2, P. Une plaque mobile PM qui frotte sur la plaque fixe
PF est destinée à être déplacée en translation par le corps mobile d'un piston PI également contenu dans la chambre de mise en pression C. Sa partie fixe est solidaire du corps 1. L'axe du piston PI est parallèle à la direction de la translation. Deux chambres de pilotage C1, C2 contribuent à piloter ie piston PI, elles sont placées de chaque côté du piston à ses deux extrémités. Elles sont alimentées en fluide par deux conduits 2, 3. Deux joints 4, 5, autour du piston PI, au niveau de ses extrémités assurent
I'étanchéité entre la chambre de mise en pression C et les chambres de pilotage C1, C2.
Dans la position représentée sur la figure 1, la plaque mobile PM, dans une première position extrême, met en communication l'orifice S1 de distribution avec l'orifice d'échappement El alors que le fluide provenant de l'orifice d'alimentation P passe par l'orifice 52 de distribution. Lorsque la plaque mobile PM est dans une seconde position extrême, le fluide provenant de l'orifice d'alimentation P passe par l'orifice S2 de distribution tandis que l'orifice S1 de distribution communique avec l'orifice El d'échappement.
Avec les besoins de miniaturisation croissants, ce distributeur est encore trop encombrant. La plaque mobile PM est entraînée directement par le corps mobile du piston sans démuitiplication et les forces mises en jeu pour effectuer la translation nécessitent un piston PI de diamètre important, si le débit du distributeur est important.
Les chambres de pilotage C1, C2 de part et d'autre du piston PI sont généralement reliées chacune à une électrovanne (non représentée).
Les électrovannes sont situées de part et d'autre des chambres de pilotage
C1, C2.
Ce montage nécessite des circuits distincts d'alimentation en fluide et d'alimentation électrique. L'encombrement est alors conséquent ainsi que le coût.
Un autre inconvénient se situe au niveau des joints 4, 5. Lorsque l'un d'eux est défectueux, il se produit une mise en communication entre la chambre de mise en pression C et la chambre de pilotage associée à ce joint et cela empêche un fonctionnement correct du distributeur.
La présente invention vise à éliminer les inconvénients précités et notamment à réduire l'encombrement du distributeur sans diminuer son débit.
A toutes ces fins, la présente invention propose un distributeur pneumatique qui comporte une chambre de mise en pression équipée d'orifices parmi lesquels un orifice d'alimentation en fluide, deux orifices de distribution et au moins un orifice d'échappement. La chambre de mise en pression comprend une plaque fixe équipée de lumières et une plaque mobile destinée à être déplacée en frottant sur la plaque fixe à l'aide d'un dispositif d'entraînement. Dans une première position de la plaque mobile, le premier orifice de distribution communique avec l'orifice d'échappement et le second orifice de distribution avec l'orifice d'alimentation et dans une seconde position de la plaque mobile, le second orifice de distribution communique avec l'orifice d'échappement et le premier orifice de distribution avec l'orifice d'alimentation. La plaque mobile pivote autour d'un axe et le point d'action du dispositif d'entraînement sur la plaque mobile est espacé de l'axe.
Ainsi, I'effort du dispositif d'entraînement est démultiplié ce qui permet d'utiliser un dispositif d'entraînement moins puissant et moins encombrant.
La plaque mobile peut avoir une forme allongée ou une forme de disque ou de portion de disque.
Un dispositif à crémaillère peut être utilisé entre le dispositif d'entraînement et le bord de la plaque mobile.
Un dispositif maintient la plaque mobile en pression sur la plaque fixe. II peut se trouver à une certaine distance de l'axe ou bien au niveau de l'axe.
Au moins un creux est prévu sur la plaque mobile sur sa face en contact avec la plaque fixe.
Pour réduire encore l'encombrement du distributeur, au moins une des lumières de la plaque fixe peut se trouver au niveau de l'axe de la plaque mobile.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description des exemples de réalisation, illustrée par les figures annexées qui représentent:
- la figure 1, déjà décrite, une coupe longitudinale d'un distributeur à tiroir connu;
- les figures 2a, 2b, 2c un distributeur selon l'invention en coupe longitudinale dans deux états de distribution et en coupe transversale;
- la figure 3 une variante d'un distributeur selon l'invention;
- les figures 4a, 4b, 4c des vues partielles du distributeur de la figure 3 dans trois états différents;
- la figure 5 une vue partielle du distributeur des figures 2 dans un état dit point milieu ouvert;
- la figure 6 une vue partielle d'un distributeur selon l'invention dans une réalisation encore plus compacte.
Dans un souci de clarté, sur ces figures les échelles ne sont pas forcément respectées.
Les figures 2a, 2b, 2c représentent respectivement un distributeur selon l'invention en vue de dessous dans deux états et en coupe transversale.
Le distributeur comporte un corps 20 qui délimite une chambre de mise en pression 21 équipée d'un orifice d'alimentation en fluide sous pression 22, deux orifices de distribution 23, 24 destinés à être reliés à un dispositif utilisateur de la pression et d'au moins un orifice d'échappement 25.
Dans un tel distributeur à deux états, ces deux orifices de distribution délivrent séparément du fluide sous pression.
A l'intérieur de la chambre de mise en pression 21 se trouve une plaque fixe 26 munie de lumières 27, 28, 29. Il y a autant de lumières que d'orifices de distribution et d'échappement. L'une des lumières 27 fait communiquer l'intérieur de la chambre avec le premier 23 orifice de distribution, une autre 28 fait communiquer l'intérieur de la chambre avec le second orifice de distribution 24 et une troisième 29 fait communiquer l'intérieur de la chambre avec l'orifice d'échappement 25. Cette plaque fixe 26 est solidaire du corps 20. Elle est fixée de manière étanche à l'aide d'un joint 44 ou par collage au corps 20.
Sur cette plaque fixe 26 vient frotter une plaque mobile 30 articulée autour d'un axe 31. Cette plaque mobile 30 comporte sur sa face en contact avec la plaque fixe 26, un creux 32 qui permet de faire communiquer l'orifice d'échappement 25 à l'un ou l'autre des orifices de distribution 23, 24 selon la position de la plaque mobile 30.
La plaque mobile 30 peut être maintenue en pression contre la plaque fixe 26 par un dispositif approprié tel qu'un ressort 34 qui appuie sur une bille 35 roulant sur la plaque mobile 30. Le ressort 34 est maintenu comprimé à l'aide d'un flasque 36 qui contribue à délimiter la chambre de mise en pression 21.
Dans cet exemple, le dispositif de maintien 34, 35 de la plaque mobile 30 en pression sur la plaque fixe 26 se trouve à une certaine distance de l'axe 31 de la plaque mobile 30. Un tel dispositif à bille peut éventuellement à la longue user la plaque mobile 30, il est envisageable de placer ce dispositif au niveau de l'axe 31 d'articulation.
Dans cette réalisation, des moyens de commande 37 permettent de déplacer la plaque mobile 30 entre deux positions extrêmes. Sur les figures 2, les moyens de commande 37 sont matérialisés par une tige de vérin qui vient agir sur l'extrémité libre 38 de la plaque mobile 30 ayant dans cet exemple la forme d'un levier. Ce levier pivote autour de l'axe 31. L'axe 31 est situé à l'une des extrémités de la plaque mobile 30 et le point d'action à l'autre. Le vérin 37 peut être commandé par deux électrovannes de pilotages, référencées 39, qui sont situées toutes deux du même côté du vérin. Ces électrovannes bénéficient d'une mise en pression commune par un conduit 40 qui débouche dans la chambre de mise en pression 21. Une alimentation électrique commune à l'aide des broches 41 peut également être utilisée, ce qui permet de réduire les coûts et l'encombrement. Le fonctionnement d'un tel distributeur est le suivant.
Du fluide sous pression est envoyé dans la chambre de mise en pression 21 à travers l'orifice d'alimentation 22.
Dans le premier état du distributeur représenté sur la figure 2a, le premier orifice de distribution 23 communique avec la chambre de mise en pression 21 et le fluide sous pression ne peut sortir de la chambre de mise en pression 21 que par le premier orifice de distribution 23. Dans le même temps la plaque mobile 30, dans une première position extrême, masque le second orifice de distribution 24 ce qui le fait communiquer avec l'orifice d'échappement 25.
Après déplacement de la plaque mobile 30 dans la seconde position extrême (voir figure 2b), le premier orifice de distribution 23 communique avec l'orifice d'échappement 25, ce qui permet de vidanger le fluide sous pression se trouvant dans la chambre de mise en pression 21 entre les deux orifices de distribution et d'échappement.
Dans le même temps, la plaque mobile 30 a libéré le second orifice de distribution 24 et ce dernier communique avec l'intérieur de la chambre de mise en pression 21 et l'orifice d'alimentation 22.
Un tel distributeur pneumatique est monostable à deux positions.
L'état stable correspond à celui représenté sur la figure 2a. Un ressort 42 de rappel contribue à maintenir la plaque mobile 30 dans la première position extrême en l'absence de commande.
Sur l'exemple des figures 2, le ressort 42 est solidaire de l'extrémité libre de la tige du vérin 37 tandis que la plaque mobile 30 est solidaire d'une zone intermédiaire de la tige du vérin.
D'autres configurations sont possibles, le ressort de rappel pourrait être interne au vérin etlou l'extrémité de la tige du vérin être reliée à la plaque mobile 30.
En se passant de ressort de rappel, le distributeur peut devenir bistable. En l'absence de commande, le distributeur conserve l'état que lui a imposé la dernière commande.
La figure 3 montre maintenant une variante d'un distributeur selon l'invention. Une différence avec celui des figures 2, est qu'il comporte deux orifices d'échappement 250, 251 associés chacun à un orifice de distribution 23, 24. Dans un premier état du distributeur, le premier orifice de distribution 23 est relié au premier orifice d'échappement 250. C'est cet état qui est représenté sur la figure 3.
Dans un second état, le second orifice de distribution 24 est relié au second orifice d'échappement 251.
Cet état est illustré à la figure 4b décrite ultérieurement.
Une autre différence se situe au niveau de la plaque fixe 260 qui comporte maintenant quatre lumières 270, 280, 290, 291 au lieu de trois puisqu'il y a maintenant deux orifices d'échappement.
Mais la différence la plus significative se situe au niveau de la plaque mobile 300 et de ses moyens de commande 370.
Sur l'exemple de la figure 3, la plaque mobile 300 est sensiblement en forme de disque qui ici est en fait une portion de disque.
Elle comporte deux creux 320, 321 sur sa face qui frotte sur la plaque fixe 260. L'un des creux 320 contribue avec les lumières 270, 290 à faire communiquer le premier orifice de distribution 23 avec le premier orifice d'échappement 250 et le second creux 321 contribue avec les lumières 280, 291, à faire communiquer le second orifice de distribution 24 avec le second orifice d'échappement 251. Dans cette variante, la tige du vérin 370 vient agir sur le bord de la plaque mobile 300 par l'intermédiaire d'un système à crémaillère 43. L'axe 31 d'articulation se trouve sensiblement au centre de la plaque mobile 300.
Dans les deux cas présentés, I'effort nécessaire pour déplacer la plaque mobile est démultiplié. Un vérin de diamètre inférieur donc moins encombrant peut être utilisé par rapport au vérin servant dans les distributeurs classiques à tiroir.
II est possible que le distributeur selon l'invention possède un troisième état, soit ouvert, soit fermé.
Les figures 4a, 4b, 4c montrent de manière partielle le distributeur de la figure 3 dans ses trois états.
La figure 4a illustre le premier état. La plaque mobile 300 est dans une première position qui est ici extrême, le fluide sous pression injecté dans l'orifice d'alimentation 22 ressort par le premier orifice de distribution 23.
Le second orifice de distribution 24 communique avec le second orifice d'échappement 251.
La figure 4b illustre le deuxième état. La plaque mobile 300 est dans une seconde position extrême, le fluide sous pression injecté dans l'orifice d'alimentation 22 ressort par le second orifice de distribution 24. Le premier orifice de distribution 23 communique avec le premier orifice d'échappement 250.
La figure 4c illustre le troisième état. Le distributeur est fermé. La plaque mobile 300 est ici dans une position intermédiaire. La plaque mobile 300 masque les deux lumières 270, 280 correspondant aux orifices de distribution 23, 24. Ces derniers ne communique plus avec l'orifice d'alimentation.
Dans cette position, les deux orifices de distribution 23, 24 ne communiquent plus avec les orifices d'échappement 250, 251.
Le fluide sous pression introduit par l'orifice d'alimentation 22 ne peut s'échapper de la chambre de mise en pression. Cet état est souvent appelé point milieu fermé.
On peut envisager de la même manière que le distributeur ait un troisième état dit point milieu ouvert. La figure 5 illustre cette variante avec une plaque mobile en forme de levier comparable à celle des figures 2.
Dans cette position, aucun orifice de distribution 23, 24 ne communique avec l'orifice d'échappement 25. Le fluide sous pression introduit par l'orifice d'alimentation dans la chambre de mise en pression peut s'échapper par les deux orifices de distribution 23, 24.
On pourrait envisager que dans un des états de distribution, la plaque mobile soit dans une position intermédiaire et que dans l'état fermé ou ouvert elle soit dans une position extrême.
Le distributeur selon l'invention est beaucoup plus compact que celui représenté à la figure 1 avec ce système de démultiplication par bras de levier. II peut utiliser un vérin de 12 millimètres de diamètre et avoir un débit de l'ordre de 800 litres par minute. Un distributeur classique tel que celui de la figure 1 nécessitait un vérin de 16 millimètres de diamètre pour un débit d'environ 400 litres par minute. Dans le sens de l'épaisseur des plaques, le distributeur selon l'invention peut avoir une dimension de 15 millimètres seulement.
Pour réduire encore l'encombrement du distributeur selon l'invention, la longueur des plaques mobiles et fixe peut être diminuée en plaçant l'orifice d'échappement au niveau de l'axe d'articulation de la pièce mobile. La lumière 29 de la plaque fixe 26 qui correspond à l'orifice d'échappement se trouve au niveau de l'axe 31.
La figure 6 illustre cette variante. Les références mentionnées pour les différents éléments sont les mêmes que celles des figures 2.
Le dispositif de maintien 33 de la plaque mobile 30 en pression sur la plaque fixe 26 se trouve aussi au niveau de l'axe 31 d'articulation.
Le corps du distributeur peut être réalisé en matériau thermoplastique injecté.
La plaque fixe peut être réalisée en céramique avec sa surface en contact avec la plaque mobile rodée.
La plaque mobile sera également de préférence réalisée en céramique de manière à éviter l'usure mais une matière plastique résistante est également utilisable.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples décrits, notamment la forme des plaques fixe et mobile pourrait être différente.

Claims (19)

REVENDICATIONS
1. Distributeur pneumatique comportant une chambre de mise en pression (21) équipée d'orifices parmi lesquels un orifice d'alimentation (22) en fluide, deux orifices de distribution (23, 24) et au moins un orifice d'échappement (25), ladite chambre comprenant une plaque fixe (26) équipée de lumières (27, 28, 29), une plaque mobile (30) destinée à être déplacée en frottant sur la plaque fixe à l'aide d'un dispositif d'entraînement (37) afin que dans une première position le premier orifice de distribution (23) communique avec l'orifice d'échappement (25) tandis que le second (24) communique avec l'orifice d'alimentation (22) et que dans une seconde position, le second (24) orifice de distribution communique avec l'orifice d'échappement (25) tandis que le premier (23) communique avec l'orifice d'alimentation (22), caractérisé en ce que la plaque mobile (30) pivote autour d'un axe (31), le point d'action (38) du dispositif d'entraînement (37) sur la plaque mobile (30) étant espacé de l'axe (31).
2. Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement (37) comporte un vérin.
3. Distributeur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la plaque mobile (30) a une forme allongée, l'axe (31) étant situé à i'une de ses extrémités et le point d'action à l'autre.
4. Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque mobile a la forme d'un disque ou d'une portion de disque, l'axe étant sensiblement au centre et le dispositif d'entraînement agissant au bord de la plaque mobile (300).
5. Distributeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement (370) agit sur le bord de la plaque par
I'intermédiaire d'un système à crémaillère (43) .
6. Distributeur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un dispositif (33) maintient la plaque mobile (30) en pression sur la plaque fixe (26).
7. Distributeur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif de maintien (33) comporte une bille (35), en contact élastique avec la plaque mobile (30).
8. Distributeur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif de maintien (33) se trouve au niveau de l'axe (31).
9. Distributeur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif de maintien (33) est éloigné de l'axe (31).
10. Distributeur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la plaque mobile (30) comporte au moins un creux (32) sur sa face qui frotte sur la plaque fixe (26).
11. Distributeur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la plaque fixe (26) comporte autant de lumières (27, 28, 28) que l'orifices de distribution(23,24) et d'échappement (25).
12. Distributeur selon l'une des revendications 2 à 11, caractérisé en ce que le vérin (37) est destiné à être commandé par deux électrovannes (39) situées toutes les deux d'un même côté du vérin (37).
13. Distributeur selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que, dans une troisième position, la plaque mobile (300) contribue à boucher les orifices de distribution (23, 24) et d'échappement (250, 251) par rapport à l'orifice d'alimentation (22).
14. Distributeur selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que dans une troisième position, la plaque mobile contribue à faire communiquer l'orifice d'alimentation avec les deux orifices de distribution.
15. Distributeur selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'un ressort (42) de rappel associé au dispositif d'entraînement (37) contribue à ce que la plaque mobile ait une seule position stable.
16. Distributeur selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que la plaque fixe est en céramique.
17. Distributeur selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que la plaque mobile est réalisée dans un matériau tel qu'une céramique ou une matière plastique.
18. Distributeur selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce qu'au moins une des lumières (290, 291) se trouve au niveau de l'axe (31) de la plaque mobile (300).
19. Distributeur selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que la plaque fixe (26) est solidaire de façon étanche d'un corps (20) délimitant la chambre de mise en pression (21).
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