FR2507732A1 - Pressure reducer for remotely controlled hydraulic actuator - has piston with peripheral grooves around active area to reduce pressure hysteresis at output - Google Patents
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Abstract
Description
Perfectionnements apportés aux plonqeurs pour réducteurs de pression de fluide, réducteurs et distributeurs de tels plonqeurs. Improvements to plungers for fluid pressure reducers, reducers and distributors of such plungers.
L'invention est relative à un plongeur pour réducteur de pression de fluide, plongeur du genre de ceux qui peuvent se déplacer dans une cavité ménagée dans un corps, cette cavité comprenant, d'un côté, un logement où sont placés des moyens de tarage du réducteur1 un organe de commande étant prévu pour permettre de modifier le tarage de ce réducteur, le susdit logement étant relié à une zone de fluide à basse pression et, de l'autre côté, un alésage dans lequel une partie active du plongeur peut être déplacée, cette partie active permettant de commander, à partir d'une pression d'admission, la pression du fluide à un orifice de sortie situé dans le prolongement de l'alésage, ladite partie active comportant un trou axial borgne s'ouvrant dans l'alésage du côté du susdit orifice et au moins un orifice transversal prévu pour faire communiquer le trou borgne avec la surface extérieure de la partie active, cet orifice transversal étant propre à coopérer avec un épaulement de l'alésage. The invention relates to a plunger for a fluid pressure reducer, a plunger of the kind which can move in a cavity formed in a body, this cavity comprising, on one side, a housing in which are set taring means. of the reducer1 a control member being provided to allow the setting of this reducer to be modified, the above-mentioned housing being connected to a zone of low pressure fluid and, on the other side, a bore in which an active part of the plunger can be moved, this active part making it possible to control, from an inlet pressure, the pressure of the fluid at an outlet orifice situated in the extension of the bore, said active part comprising a blind axial hole opening in the 'bore on the side of the aforesaid orifice and at least one transverse orifice provided for communicating the blind hole with the outer surface of the active part, this transverse orifice being adapted to cooperate with a shoulder of the bore.
L'invention concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, les plongeurs destinés aux dispositifs distributeurs de fluide pour télécommande, distributeurs généralement désignés par l'expression "manipulateurs hydrauliques". The invention relates more particularly, but not exclusively, to plungers intended for remote control fluid distributing devices, distributors generally designated by the expression "hydraulic manipulators".
L'invention a pour but, surtout, de rendre les plongeurs du genre en question tels qu'ils répondent mieux que jusqu'à présent aux diverses exigences de la pratique et notamment tels que leur déplacement dans la cavité et dans Italésage s'effectue dans de meilleures conditions, avec un frottement réduit, notamment au début d'un déplacement. The object of the invention is, above all, to make divers of the kind in question such that they meet the various requirements of the practice better than hitherto and in particular such that their movement in the cavity and in Italage is carried out in better conditions, with reduced friction, especially at the start of a movement.
Selon l'invention, un plongeur pour réducteur de presson de fluide, du genre défini précédemment, est caractérisé par le fait que sa partie active comporte, sur sa surface extérieure, au niveau du susdit orifice transversal, une gorge périphérique qui coupe ledit orifice transversal. According to the invention, a plunger for a fluid presson reducer, of the kind defined above, is characterized in that its active part comprises, on its external surface, at the level of the aforesaid transverse orifice, a peripheral groove which cuts said transverse orifice .
De préférence, la ligne moyenne de cette gorge périphérique est située dans un plan orthogonal à l'axe du plongeur. Ce plain passe avantageusement par le centre de l'orifice transversal. Preferably, the middle line of this peripheral groove is located in a plane orthogonal to the axis of the plunger. This plain passes advantageously through the center of the transverse orifice.
D'autres gorges périphériques peuvent être prévues sur la partie active du plongeur, entre l'orifice transversal et l'extrémité axiale du plongeur où débouche le trou borgne, notamment au voisinage de cette extrémité axiale. Other peripheral grooves may be provided on the active part of the plunger, between the transverse orifice and the axial end of the plunger where the blind hole opens, in particular in the vicinity of this axial end.
Selon une autre caractéristique de l'invention, qui peut être utilise indépendamment ou en combinaison avec les caractéristiques énoncées précédemment, l'orifice transversal du plongeur est limité par un contour présentant deux zones allongées selon la direction axiale du plongeur, de telle sorte que la dimension de l'orifice transversal suivant une direction orthogonale à la susdite direction axiale diminue progressivement du centre de l'orifice vers l'une ou l'autre de ces extrémités axiales. According to another characteristic of the invention, which can be used independently or in combination with the characteristics set out above, the transverse orifice of the plunger is limited by a contour having two elongated zones in the axial direction of the plunger, so that the dimension of the transverse orifice in a direction orthogonal to the aforesaid axial direction decreases progressively from the center of the orifice towards one or the other of these axial ends.
Le contour de cet orifice transversal peut avoir sensiblement la forme d'un losange dont les angles situés au niveau du contour de la gorge périphérique sont arrondis et remplacés par des arcs de cercle, une diagonale de ce losange étant parallèle à l'axe du plongeur. The contour of this transverse orifice may have substantially the shape of a rhombus whose angles located at the contour of the peripheral groove are rounded and replaced by arcs of a circle, a diagonal of this rhombus being parallel to the axis of the plunger .
L'invention concerne également un réducteur de pression ainsi qu'un distributeur de fluide équipés d'un plongeur tel que défini précédemment. The invention also relates to a pressure reducer and a fluid distributor equipped with a plunger as defined above.
L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en certaines autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après, à propos d'un mode de réalisation particulier décrit avec référence au dessin ci-annexé, mais qui n'est nullement limitatif. The invention consists, apart from the arrangements set out above, of certain other arrangements which will be more explicitly discussed below, in connection with a particular embodiment described with reference to the attached drawing, but which n 'is in no way limiting.
La figure 1, de ce dessin, est une vue en extérieur, avec partie en coupe axiale, d'un distributeur de fluide équipé d'un plongeur conforme à l'invention. Figure 1 of this drawing is an exterior view, with part in axial section, of a fluid distributor equipped with a plunger according to the invention.
La figure 2 est une vue en coupe axiale, avec partie en extérieur, à plus grande échelle, du plongeur de la figure 1. FIG. 2 is a view in axial section, with part on the outside, on a larger scale, of the plunger of FIG. 1.
La figure 3 est une vue en élévation de la partie inférieure du plongeur de la figure 2. FIG. 3 is an elevation view of the lower part of the plunger of FIG. 2.
La figure 4, enfin, montre à grande échelle la région du plongeur comportant l'orifice transversal. FIG. 4, finally, shows on a large scale the region of the plunger comprising the transverse orifice.
En se reportant à la figure 1 des dessins, on peut voir un distributeur de fluide sous pression, notamment de liquide, du genre manipulateur hydraulique, comprenant un réducteur de pression R. Ce réducteur est équipé d'un plongeur 1 pouvant se déplacer dans une cavité 2 ménagée dans un corps 3. La cavité 2 comprend, d'un côté d'un plan s, un logement 4 où sont placés des moyens de tarage 5 du réducteur, ce logement 4 étant relié à une zone (non visible) de fluide à basse pression. Un organe de commande 6, notamment formé par une came oscillante pouvant hêtre déplacée par un levier L, est prévu pour modifier le tarage du réducteur.La cavité 2 comprend, de l'autre côté, un alésage 7 dans lequel une partie active 8 du plongeur peut être déplacée ; cette partie active permet de commander à partir d'une pression d'admission qui arrive par une chambre annulaire 9, la pression du fluide à un orifice de sortie 10 situé dans le prolongement de l'alésage 7. La partie active 8 comporte un trou axial borgne 11 s'ouvrant dans l'alésage 7 du côté du susdit orifice 10. Deux orifices transversaux 12, diamétralement opposés, sont prévus, dans la susdite partie active 8, pour faire communiquer le trou borgne 11 avec la surface extérieure de cette partie active. Ces orifices transversaux 12 sont propres à coopérer avec un épaulement 13, à surface intérieure cylindrique, de l'alésage 7. Referring to FIG. 1 of the drawings, one can see a distributor of pressurized fluid, in particular of liquid, of the hydraulic manipulator type, comprising a pressure reducer R. This reducer is equipped with a plunger 1 which can move in a cavity 2 formed in a body 3. The cavity 2 comprises, on one side of a plane s, a housing 4 where are placed taring means 5 of the reducer, this housing 4 being connected to a zone (not visible) of low pressure fluid. A control member 6, in particular formed by an oscillating cam which can be moved by a lever L, is provided to modify the setting of the reduction gear. The cavity 2 comprises, on the other side, a bore 7 in which an active part 8 of the diver can be moved; this active part makes it possible to control, from an inlet pressure which arrives through an annular chamber 9, the pressure of the fluid at an outlet orifice 10 situated in the extension of the bore 7. The active part 8 has a hole axial blind 11 opening in the bore 7 on the side of the aforesaid orifice 10. Two transverse orifices 12, diametrically opposite, are provided, in the said active part 8, to make the blind hole 11 communicate with the external surface of this part active. These transverse orifices 12 are able to cooperate with a shoulder 13, with a cylindrical inner surface, of the bore 7.
Le réducteur de pression et le manipulateur sont avantageusement du type décrit et revendiqué dans la demande de brevet FR. 77 00255 déposée le 6 janvier 1977 au nom de la Demanderesse et publiée sous le NO 2 376 978. The pressure reducer and the manipulator are advantageously of the type described and claimed in the patent application FR. 77 00255 filed January 6, 1977 in the name of the Applicant and published under NO 2,376,978.
Le plongeur 1 est soumis à l'action d'un ressort 14 qui prend appui, à une extrémité, contre un épaulement 15 de la surface extérieure du plongeur et, à son autre extrémité, contre une coupelle 16. La position de cette coupelle 16, selon l'axe de la cavité 2, peut etre réglée par un poussoir 17, appartenant aux moyens de tarage 5 et soumis à l'action des moyens 6. La compression du ressort 14, par la coupelle 16, détermine le tarage du réducteur. The plunger 1 is subjected to the action of a spring 14 which bears, at one end, against a shoulder 15 of the outer surface of the plunger and, at its other end, against a cup 16. The position of this cup 16 , along the axis of the cavity 2, can be adjusted by a pusher 17, belonging to the taring means 5 and subjected to the action of the means 6. The compression of the spring 14, by the cup 16, determines the taring of the reducer .
Un autre ressort 18 est prévu pour le rappel de la coupelle 16 vers la position de tarage minimal ; ce ressort 18 prend appui contre une surface 19 du corps 3. Another spring 18 is provided for the return of the cup 16 to the minimum setting position; this spring 18 bears against a surface 19 of the body 3.
La partie active 8 du plongeur comporte, sur sa surface extérieure, au niveau des orifices transversaux 12, une gorge périphérique y qui coupe lesdits orifices transversaux. La ligne moyenne 20 de cette gorge g est située dans un plan orthogonal à l'axe du plongeur 1, comme bien visible sur les figures 3 et 4. Le plan de la ligne moyenne 20 passe, avantageusement, par le centre des orifices transversaux 12. The active part 8 of the plunger comprises, on its outer surface, at the level of the transverse orifices 12, a peripheral groove y which intersects said transverse orifices. The middle line 20 of this groove g is located in a plane orthogonal to the axis of the plunger 1, as clearly visible in FIGS. 3 and 4. The plane of the middle line 20 advantageously passes through the center of the transverse orifices 12 .
La section transversale de la gorge g peut avoir diverses formes ; dans la représentation du dessin, cette section a une forme rectangulaire de telle sorte' que les faces de la gorge g sont constituées par deux surfaces circulaires et parallèles. The cross section of the groove g can have various shapes; in the representation of the drawing, this section has a rectangular shape so that the faces of the groove g are constituted by two circular and parallel surfaces.
Il suffit que la forme de la section de la gorge g soit telle que le fluide, notamment le liquide, en provenance des orifices 12, puisse se répandre tout autour du plongeur 1. It suffices that the shape of the section of the groove g is such that the fluid, in particular the liquid, coming from the orifices 12, can spread all around the plunger 1.
De préférence, la surface extérieure de la partie active comporte, dans la zone f (fig. 3) comprise entre les orifices transversaux 12 et l'extrémité axiale du plongeur 1 où débouche le trou borgne 11, au moins une autre gorge 'périphérique. Preferably, the outer surface of the active part comprises, in the area f (FIG. 3) comprised between the transverse orifices 12 and the axial end of the plunger 1 where the blind hole 11 opens, at least one other peripheral groove.
Dans le mode de réalisation représenté sur le dessin, cinq autres gorges périphériques gl, g2, g3, g4, g5 sont prévues. Trois gorges g3, g4, g5 faiblement espacées suivant la direction axiale, sont situées au voisinage de l'extrémité inférieure du plongeur 1. Deux autres gorges gl, g2, faiblement espacées l'une de l'autre, sont situées plus près des orifices transversaux 12 ; un dégagement périphérique 21 est prévu sur la zone de la partie active 8 séparant le groupe des deux gorges gl, g2 du groupe des trois gorges g3, g4, g5. In the embodiment shown in the drawing, five other peripheral grooves gl, g2, g3, g4, g5 are provided. Three grooves g3, g4, g5 slightly spaced in the axial direction, are located in the vicinity of the lower end of the plunger 1. Two other grooves gl, g2, slightly spaced from each other, are located closer to the orifices transverse 12; a peripheral clearance 21 is provided on the zone of the active part 8 separating the group of the two grooves gl, g2 from the group of the three grooves g3, g4, g5.
Chaque gorge périphérique gl g5 a sa ligne moyenne située dans un plan orthogonal à l'axe du plon geur 7 ; la section transversale de ces gorges est, par exemple, rectangulaire comme représentée sur le dessin. Each peripheral groove gl g5 has its mean line situated in a plane orthogonal to the axis of the plunger 7; the cross section of these grooves is, for example, rectangular as shown in the drawing.
Chaque orifice transversal 12 est limité par un contour 22 (voir notamment fig. 4) présentant deux zones 23, 24 allongées selon la direction axiale du plongeur. Each transverse orifice 12 is limited by a contour 22 (see in particular fig. 4) having two zones 23, 24 elongated in the axial direction of the plunger.
Ces zones 23, 24 sont agencées de telle sorte que la dimension transversale t de la section de passage du trou 12 (dans un plan orthogonal à l'axe du plongeur 1) diminue progressivement lorsque l'on s'éloigne du centre du trou 12, suivant la direction axiale du plongeur 1. Les zones 23, 24 sont diamétralement opposées par rapport au centre du trou 12.These zones 23, 24 are arranged so that the transverse dimension t of the passage section of the hole 12 (in a plane orthogonal to the axis of the plunger 1) decreases progressively as one moves away from the center of the hole 12 , in the axial direction of the plunger 1. The zones 23, 24 are diametrically opposite with respect to the center of the hole 12.
Le contour 22 a, de préférence, la forme d'un losange comme représenté sur la figure 4, dont les angles situés au niveau du contour de la gorge périphérique g sont arrondis et remplacés par des arcs de cercles 25. The contour 22 preferably has the shape of a rhombus as shown in FIG. 4, the angles of which located at the contour of the peripheral groove g are rounded and replaced by arcs of circles 25.
Une diagonale du losange est parallèle à l'axe du plongeur.A diagonal of the rhombus is parallel to the axis of the plunger.
Le contour 22 permet d'améliorer la progressivité de la variation de section offerte au passage du fluide lorsque les orifices 22 coopèrent avec le bord circulaire inférieur de l'épaulement 13 situé' dans un lan orthogonal à l'axe de l'alésage 7. The contour 22 makes it possible to improve the progressiveness of the variation in section offered to the passage of the fluid when the orifices 22 cooperate with the lower circular edge of the shoulder 13 located 'in a lan orthogonal to the axis of the bore 7.
Le fonctionnement du réducteur de pression est classique. Lorsque l'on souhaite obtenir, à l'orifice de sortie 10, du fluide à une pression modulée, on agit sur le levier L de manière à incliner la came 6. Le poussoir 17 comprime le ressort 14 qui pousse le plongeur 1 vers le bas, de telle sorte que les orifices transversaux 12, au moins par leur partie inférieure, dépassent, vers le bas, le bord inférieur de l'épaulement 13 et permettent au fluide sous pression contenu dans la chambre 9 de s'écouler vers le canal lu et l'orifice 10. The operation of the pressure reducer is conventional. When it is desired to obtain, at the outlet orifice 10, fluid at a modulated pressure, action is taken on the lever L so as to tilt the cam 6. The pusher 17 compresses the spring 14 which pushes the plunger 1 towards the bottom, so that the transverse orifices 12, at least by their lower part, project downwards from the lower edge of the shoulder 13 and allow the pressurized fluid contained in the chamber 9 to flow towards the channel read and port 10.
La pression p obtenue à l'orifice 10 dépend directement de la force exercée par le ressort 14 sur le plongeur 1 et donc de la position de la came 6. The pressure p obtained at the orifice 10 depends directly on the force exerted by the spring 14 on the plunger 1 and therefore on the position of the cam 6.
La présence de la gorge g de l'invention, et, accessoirement, des autres gorges gl à g5, permet de réduire considérablement l'hystérésis de la pression régulée p obtenue à l'orifice de sortie 10, en fonction de l'angle d'inclinaison de la came 6 et du levier L. The presence of the groove g of the invention, and, incidentally, of the other grooves gl to g5, makes it possible to considerably reduce the hysteresis of the regulated pressure p obtained at the outlet orifice 10, as a function of the angle d inclination of cam 6 and lever L.
Cet effet peut s'expliquer de la manière suivante. This effect can be explained as follows.
Dans la position de repos représentée sur la figure 1, le plongeur 1 isole l'orifice de sortie 10 de la chambre de fluide sous pression 9, et met en communication cet orifice 10 avec la zone à basse pression.In the rest position shown in FIG. 1, the plunger 1 isolates the outlet orifice 10 from the pressurized fluid chamber 9, and places this orifice 10 in communication with the low pressure zone.
Lorsque l'on veut obtenir une pression p à l'orifice de sortie 10, on provoque l'enfoncement du plongeur 1. When it is desired to obtain a pressure p at the outlet orifice 10, the plunger 1 is pushed in.
Toutefois, un collage du plongeur 1, ou frottement statique, contre les parois de l'alésage 7 peut se produire au début du mouvement, et introduire un certain retard à la commande de telle sorte que le plongeur 1 ne se déplacera que lorsque le ressort aura été comprimé d'une certaine valeur, généralement supérieure à celle qui correspond à la pression p que l'on souhaite obtenir à l'orifice 10.However, sticking of the plunger 1, or static friction, against the walls of the bore 7 can occur at the start of the movement, and introduce a certain delay in the control so that the plunger 1 will only move when the spring will have been compressed by a certain value, generally greater than that which corresponds to the pressure p which it is desired to obtain at the orifice 10.
Un tel collage peut être dû, notamment, à une légère mise en biais du plongeur 1 dans son alésage de telle sorte que les forces de pression agissant sur le plongeur engendrent une composante radiale entraînant des frottements parasites.Such bonding may be due, in particular, to a slight biasing of the plunger 1 in its bore so that the pressure forces acting on the plunger generate a radial component causing parasitic friction.
La présence de la gorge g permet l'établissement de la pression de liquide tout autour du plongeur dans l'alésage 7, ce qui égalise les forces radiales de pression et réduit sensiblement les collages et les frottements mécaniques au début du mouvement. The presence of the groove g allows the establishment of the liquid pressure all around the plunger in the bore 7, which equalizes the radial pressure forces and significantly reduces bonding and mechanical friction at the start of the movement.
La sensibilité de fonctionnement est également améliorée. Le contour allongé 22, sensiblement en forme de losange, des orifices transversaux 12 permet une meilleure progressivité de la commande. The operating sensitivity is also improved. The elongated contour 22, substantially diamond-shaped, of the transverse orifices 12 allows better progressiveness of the control.
On obtient une excellente stabilité de la pression régulée p à l'orifice 10, même sur une sollicitation brusque du levier de manoeuvre I. se traduisant par une accélération du plongeur 1. Excellent stability of the regulated pressure p is obtained at the orifice 10, even when the operating lever I is abruptly biased, resulting in an acceleration of the plunger 1.
L'invention s'applique en particulier aux manipulateurs hydrauliques de la demande de brevet FR. 2 376 978 déjà citée, dans lesquels le corps 3 est réalisé en deux parties correspondant respectivement à une zone de haute pression et à une zone de basse pression situées de part et d'autre du plan s, ces deux parties etant rendues solidaires l'une de l'autre par des vis ou analogues. The invention applies in particular to the hydraulic manipulators of the FR patent application. 2,376,978 already cited, in which the body 3 is produced in two parts corresponding respectively to a high pressure zone and to a low pressure zone situated on either side of the plane s, these two parts being made integral with each other one another by screws or the like.
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