[0001] La présente invention concerne un moteur hydraulique alternatif disposé entre une
conduite d'arrivée de fluide à une pression P1 et un conduit d'échappement de fluide
à une pression P2 inférieure à P1.
[0002] On connaît des moteurs hydrauliques différentiels qui utilisent des pistons de section
différente montés coulissants dans un cylindre étagé et des mécanismes divers pour
mettre en communication les différentes chambres délimitées par les pistons et le
cylindre étagé. Lors du fonctionnement de ces moteurs, l'énergie est puisée sur le
fluide principal, en fonction directe du débit de fluide traversant le moteur, et
de la différence de pression entre l'arrivée et son échappement.
[0003] Ces moteurs possèdent en général des pistons dont le rapport de surface est habituellement
de 1 à 2. Ils sont essentiellement utilisés pour entraîner des pompes extérieures
pour fluide secondaire et notamment des dispositifs de dosage.
[0004] Le but de la présente invention est de proposer un moteur hydraulique alternatif
différent.
[0005] Le but est atteint par le fait que le moteur hydraulique alternatif proposé comporte
:
un attelage mobile présentant un premier et un deuxième pistons liés entre eux
par une tige de piston,
un premier et un deuxième corps de cylindre disposés bout à bout et dans les alésages
respectifs desquels lesdits premier et deuxième pistons peuvent coulisser de manière
étanche, ladite tige de piston coulissant de manière étanche dans un orifice ménagé
dans une paroi commune auxdits corps de cylindre, ledit premier piston partageant
l'alésage dudit premier corps de cylindre en une chambre d'arrivée dans laquelle débouche
ledit conduit d'arrivée de fluide à la pression P1, et en une première chambre intermédiaire,
ledit deuxième piston partageant l'alésage dudit deuxième corps de cylindre en une
chambre d'échappement dans laquelle débouche le conduit d'échappement de fluide à
la pression P2 et en une deuxième chambre intermédiaire,
des moyens pour mettre en communication permanente ladite première chambre intermédiaire
avec ladite deuxième chambre intermédiaire, et
des moyens pour mettre ladite chambre d'arrivée et ladite chambre d'échappement
en alternance en communication avec lesdites chambres intermédiaires.
[0006] Ladite chambre d'arrivée et ladite chambre d'échappement sont situées d'un même côté
par rapport à leur piston respectif.
[0007] Grâce à cette structure il s'établit en alternance une différence de pression sur
les faces opposées de l'un des pistons ce qui permet le déplacement alternatif dudit
attelage mobile par rapport aux corps de cylindre.
[0008] Avantageusement, les sections des deux pistons de l'attelage mobile ont des dimensions
sensiblement égales.
[0009] La distribution particulière du fluide principal a pour but, dans chaque sens du
mouvement, d'annuler l'effet d'un des deux pistons, et d'utiliser la différence de
pression entre les faces de l'autre piston pour provoquer le déplacement de celui-ci.
[0010] Avantageusement, les moyens pour mettre ladite chambre d'arrivée et ladite chambre
d'échappement en alternance en communication avec lesdites chambres intermédiaires
comportent un distributeur à trois voies monté dans la paroi commune auxdits corps
de cylindre et des moyens pour actionner ledit distributeur.
[0011] Des canalisations mettant en communication le conduit d'arrivée et le conduit d'échappement
avec ledit distributeur sont ménagées dans ladite paroi commune.
[0012] De préférence, ledit distributeur comporte un manchon monté coulissant et étanche
dans une cavité ménagée dans ladite paroi commune, ladite cavité étant coaxiale à
ladite tige de piston et débouchant dans la chambre intermédiaire adjacente à ladite
paroi commune.
[0013] Avantageusement, les moyens pour actionner ledit distributeur comportent des tiges
de déclenchement portées par ledit manchon et susceptibles de coopérer avec les parois
internes desdits pistons.
[0014] Dans le cas où le moteur est destiné à actionner une pompe de dosage du type comportant
un piston de pompe monté coulissant dans une chambre de dosage, ladite chambre de
dosage est avantageusement formée par un alésage ménagé dans ladite tige de piston
et traversant l'un des pistons dudit attelage mobile, et le piston de pompe est disposé
dans ledit alésage et est fixe par rapport auxdits corps de cylindre.
[0015] D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de
la description suivante faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé dans
lequel :
la figure 1 représente en coupe un premier mode de réalisation d'un moteur hydraulique
alternatif selon l'invention, lors du déplacement de l'attelage mobile vers la droite
de la figure,
la figure 2 représente en coupe le moteur hydraulique alternatif de la figure 1, lors
du déplacement de l'attelage mobile vers la gauche,
la figure 3 est une coupe d'un deuxième mode de réalisation de l'invention, représentant
le moteur pendant le déplacement de l'attelage mobile vers la gauche, et
la figure 4 représente le moteur de la figure 3 pendant le déplacement de l'attelage
mobile vers la droite.
[0016] Le dessin montre un moteur hydraulique alternatif 1 comportant deux corps de cylindre
2 et 3 coaxiaux, disposés bout à bout et liés par une paroi commune 4.
[0017] Dans l'alésage 5 du premier corps de cylindre 2 est monté coulissant un premier piston
6 partageant l'alésage 5 en une chambre d'arrivée 7 située entre le piston 6 et la
paroi d'extrémité 8 du corps de cylindre 2 et en une première chambre intermédiaire
9 située entre le piston 6 et la paroi commune 4.
[0018] De la même manière, dans l'alésage 10 du deuxième corps de cylindre 3 est monté coulissant
un deuxième piston 11 partageant l'alésage 10 en une chambre d'échappement 12 située
entre le piston 11 et la paroi commune 4 et en une deuxième chambre intermédiaire
13 située entre le piston 11 et la paroi d'extrémité 14.
[0019] Des joints d'étanchéité 14a, 14b sont montés sur les pistons 6 et 11. Les pistons
6 et 11 sont liés entre eux par l'intermédiaire d'une tige de piston 15 qui coulisse
dans un orifice 16 prévu dans la paroi commune 4 avec interposition d'un joint d'étanchéité
17.
[0020] La chambre d'arrivée 7 communique en permanence avec un conduit d'arrivée 18 de fluide
à la pression P1. La chambre d'échappement 12 est en communication permanente avec
un conduit d'échappement 19 de fluide à une pression P2 inférieure à P1.
[0021] La chambre intermédiaire 9 et la deuxième chambre intermédiaire 13 sont mises en
communication permanente par un conduit 20, et sont toujours à la même pression.
[0022] La chambre d'arrivée 7 et la chambre d'échappement 12 sont mises en alternance en
communication avec les chambres intermédiaires 9 et 13 par des moyens 21 décrits plus
loin.
[0023] Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, le conduit 20 qui
met en communication les chambres intermédiaires 9 et 13 est aménagé dans la tige
de piston 15 et dans le piston 11. Il débouche dans la chambre intermédiaire 9 par
un premier orifice 22 et dans la chambre intermédiaire 13 par un deuxième orifice
23. Le conduit 20 traverse également le piston 6. Les moyens 21, permettant de mettre
en alternance en communication la chambre d'arrivée 7 et la chambre d'échappement
avec les chambres intermédiaires 9 et 13, comportent une tige de déclenchement 24
et des soupapes 25 et 26. La tige de déclenchement 24 est montée coulissante dans
le conduit 20. Elle a une longueur supérieure à la longueur de l'attelage mobile constitué
par les deux pistons 6 et 11 et la tige de piston 15 de telle manière qu'elle puisse
venir en butée sur les parois d'extrémité 8 et 14, ce qui provoque son déplacement
par rapport à l'attelage mobile. L'extrémité de la tige de déclenchement 24 qui est
située dans la chambre d'arrivée 7 comporte une soupape 25 susceptible de coopérer
avec un siège de soupape 27 formé à l'embouchure du conduit 20. L'autre extrémité
de la tige de déclenchement 24 est munie d'une tige 28 supportant au moins une soupape
26 susceptible de coopérer avec un siège de soupape 29 prévu dans la paroi du piston
11 à l'embouchure d'un conduit 30 mettant en communication la chambre d'échappement
12 et la deuxième chambre intermédiaire 13. Le diamètre de la tige de déclenchement
24 est inférieur au diamètre du conduit 20, pour que les chambres intermédiaires communiquent
entre elles en permanence.
[0024] La figure 1 montre le moteur 1 lorsque l'attelage mobile se déplace vers la droite
(flèche D) ; la soupape 25 est fermée et les soupapes 26 sont ouvertes. La chambre
d'arrivée 7 est toujours à la pression P1. La chambre d'échappement 12 est toujours
à la pression P2. Les chambres intermédiaires 9 et 13 communiquent avec la chambre
d'échappement 12 par l'intermédiaire de l'orifice 22, du conduit 20, de l'orifice
23 et des orifices 30. L'écart de pression P1-P2 qui s'exerce sur les deux faces du
piston 6 provoque le déplacement de l'attelage mobile vers la droite, et une évacuation
de fluide vers le conduit d'échappement 19.
[0025] Finalement, la tige de déclenchement 24 vient en butée sur la paroi d'extrémité 14.
La soupape 25 s'ouvre et les soupapes 26 se ferment (voir figure 2). Les chambres
intermédiaires 9 et 13 communiquent maintenant avec la chambre d'arrivée 7 par l'intermédiaire
du conduit 20 et sont à la pression P1. L'écart de pression P2-P1 qui s'exerce sur
le piston 11 provoque le déplacement de l'attelage mobile vers la gauche (flèche G).
Lorsque l'extrémité de la tige de déclenchement 24 vient en butée sur la paroi d'extrémité
8, la soupape 25 se ferme de nouveau et les soupapes 26 s'ouvrent.
[0026] Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 3 et 4, le conduit 20 est
ménagé dans la paroi commune 4. Le conduit 20 met en communication la première chambre
intermédiaire 9 avec une première chambre annulaire 31 entourant le deuxième corps
de cylindre 3 et communiquant avec la deuxième chambre intermédiaire 13. Une deuxième
chambre annulaire 32 communiquant avec la chambre d'arrivée 7 entoure également le
premier corps de cylindre 2. Les conduits d'arrivée 18 et d'échappement 19 sont raccordés
à la paroi commune 4. Cette paroi commune présente une cavité 33 coaxiale à la tige
de piston 15 et débouchant dans la première chambre intermédiaire 9. Un manchon 34
est monté de manière coulissante et étanche dans la cavité 33. Ce manchon 34 est muni
de tiges de déclenchement axiales 35a et 35b susceptibles de coopérer respectivement
avec les faces internes des pistons 6 et 11 pour déplacer axialement le manchon 34.
Le manchon 34 comporte dans sa paroi des passages de distribution 36 susceptibles
de venir en regard de cavités annulaires 37a et 37b entourant le manchon 34 et communiquant
respectivement avec les conduits d'arrivée 18 et d'échappement 19. Le manchon 34 forme
avec les cavités 37a et 37b et la cavité 33 un distributeur à trois voies.
[0027] Les figures 3 et 4 montrent un dispositif de dosage 40 entraîné par le moteur 1.
Ce dispositif de dosage 40 est constitué d'une vanne à trois voies 41, d'un piston
de pompe 42 et d'une chambre de dosage 43. De façon avantageuse, la chambre de dosage
43 de volume variable est formée par un alésage 44 ménagé dans la tige de piston 15
et traversant le piston 6. Le piston de pompe 42 est fixe. Un conduit 46 est ménagé
dans le piston de pompe 42 et sa tige 47 pour mettre en communication la chambre de
dosage 43 avec la vanne à trois voies 41. Le déplacement vers la gauche de l'attelage
mobile, constitué par deux pistons 6 et 11 et la tige de piston 15 (flèche G de la
figure 3), entraîne le remplissage de la chambre de dosage 43 avec une dose de produit
annexe aspirée dans le flacon 48. Le déplacement de l'attelage mobile vers la droite
(flèche D de la figure 4) entraîne l'évacuation de la dose de produit annexe contenue
dans la chambre de dosage 43 vers le conduit d'évacuation 49 de la dose de produit
annexe.
[0028] La figure 3 montre le moteur lorsque l'attelage mobile se déplace vers la gauche.
Le manchon 34 est positionné à droite de la paroi commune 4, la tige de déclenchement
35a se trouve dans la première chambre intermédiaire 9. La cavité annulaire 37b est
en communication avec la cavité 33. Les chambres intermédiaires 9 et 13 sont donc
à la pression P2. La chambre d'échappement 12 est à la pression P2. La chambre d'arrivée
7 est seule à la pression P1. Il s'exerce sur le piston 6 une force qui déplace l'attelage
mobile vers la gauche. Finalement, la face interne du piston 6 vient buter sur la
tige de déclenchement 35a, ce qui provoque le déplacement du manchon 34 vers la gauche.
La cavité 37b est isolée. La cavité 37a est en communication avec la cavité 33 par
l'intermédiaire du passage de distribution 36. Les chambres intermédiaires 9 et 13
sont à la pression P1. La tige de déclenchement 35b se trouve dans la chambre d'échappement
12. Il s'exerce sur le piston 11 une résultante de pression qui déplace l'attelage
mobile vers la droite (flèche D de la figure 4). Enfin la face interne du piston 11
vient buter sur la tige de déclenchement 35b, ce qui entraîne le déplacement du manchon
34 vers la droite, et un renversement du mouvement du moteur.
[0029] Diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus
sans sortir du cadre de la présente invention. On peut notamment ajouter des dispositifs
supplémentaires qui favorisent un déplacement franc et rapide des moyens 21 lorsque
l'attelage mobile est en bout de course, tels que des ressorts agissant aux extrémités
des tiges de déclenchement 24, 35a et 35b.
1. Moteur hydraulique alternatif disposé entre une conduite d'arrivée de fluide (18)
à une pression P1 et un conduit d'échappement de fluide (19) à une pression P2 inférieure
à P1, caractérisé en ce qu'il comporte :
un attelage mobile présentant un premier et un deuxième pistons (6, 11) liés entre
eux par une tige de piston (15),
un premier et un deuxième corps de cylindre (2, 3) disposés bout à bout et dans
les alésages respectifs (5, 10) desquels lesdits premier et deuxième pistons (6, 11)
peuvent coulisser de manière étanche, ladite tige de piston (15) coulissant de manière
étanche dans un orifice (16) ménagé dans une paroi commune (4) auxdits corps de cylindre
(2, 3), ledit premier piston (6) partageant l'alésage (5) dudit premier corps de cylindre
(2) en une chambre d'arrivée (7) dans laquelle débouche ledit conduit d'arrivée de
fluide (18) à la pression P1, et en une première chambre intermédiaire (9), ledit
deuxième piston (11) partageant l'alésage (10) dudit deuxième corps de cylindre (3)
en une chambre d'échappement (12) dans laquelle débouche le conduit d'échappement
de fluide (19) à la pression P2 et en une deuxième chambre intermédiaire (13),
des moyens (20) pour mettre en communication permanente ladite première chambre
intermédiaire (9) avec ladite deuxième chambre intermédiaire (13), et
des moyens (21) pour mettre ladite chambre d'arrivée (7) et ladite chambre d'échappement
(12) en alternance en communication avec lesdites chambres intermédiaires (9, 13),
et en ce que ladite chambre d'arrivée (7) et ladite chambre d'échappement (12) sont
situées d'un même côté par rapport à leur piston respectif (6, 11), grâce à quoi il
s'établit en alternance une différence de pression sur les faces opposées de l'un
des pistons (6, 11), ce qui permet le déplacement alternatif dudit attelage mobile
par rapport aux corps de cylindre (2, 3).
2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour mettre en communication
permanente ladite première chambre intermédiaire (9) avec ladite deuxième chambre
intermédiaire (13) comportent un conduit (20) ménagé dans ladite tige de piston (15)
et dans l'un au moins desdits pistons (11) et débouchant dans lesdites chambres intermédiaires
(9, 13) par des orifices (22, 23).
3. Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit conduit (20) traverse
lesdits deux pistons (6, 11), et, en ce que les moyens (21) pour mettre ladite chambre
d'arrivée (7) et ladite chambre d'échappement en alternance en communication avec
lesdites chambres intermédiaires (9, 13) comportent :
une tige de déclenchement (24) montée coulissante dans ledit conduit (20), ladite
tige de déclenchement (24) ayant une longueur supérieure à la longueur dudit attelage
et étant susceptible de se déplacer par rapport audit attelage mobile lorsqu'elle
vient en butée sur des parois (8, 14) desdits corps de cylindre (2, 3) par suite de
déplacement alternatif dudit attelage mobile, et
au moins deux soupapes (25, 26) portées par ladite tige de déclenchement (24) et
susceptibles de coopérer alternativement avec des sièges de soupape (27, 29) prévus
dans les parois desdits pistons (6, 11), lesdites soupapes (25, 26) étant disposées
de telle manière que la soupape fermée coopère positivement avec son siège de soupape
par suite de la différence des pressions exercées sur les deux faces du piston correspondant.
4. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (21) pour mettre
ladite chambre d'arrivée (7) et ladite chambre d'échappement (12) en alternance en
communication avec lesdites chambres (9, 13) intermédiaires comportent un distributeur
(34) à trois voies monté dans la paroi commune (4) auxdits corps de cylindre (2, 3)
et des moyens (35a, 35b) pour actionner ledit distributeur (34), et,
en ce que des canalisations (37a, 37b) mettant en communication le conduit d'arrivée
(18) et le conduit d'échappement (19) avec ledit distributeur (34) sont ménagées dans
ladite paroi commune (4).
5. Moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit distributeur comporte
un manchon (34) monté coulissant et étanche dans une cavité (33) ménagée dans ladite
paroi commune (4), ladite cavité (33) étant coaxiale à ladite tige de piston (15)
et débouchant dans la chambre intermédiaire (9) adjacente à ladite paroi commune (4).
6. Moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens pour actionner ledit
distributeur comportent des tiges de déclenchement (35a, 35b) portées par ledit manchon
(34) et susceptibles de coopérer avec les parois internes desdits pistons (6, 11).
7. Moteur selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, destiné à actionner une pompe
de dosage (40) du type comportant un piston de pompe (42) monté coulissant dans une
chambre de dosage (43), caractérisé en ce que ladite chambre de dosage (43) est formée
par un alésage (44) ménagé dans ladite tige de piston (15) et traversant l'un des
pistons (6) dudit attelage mobile, et, en ce que le piston de pompe (42) est disposé
dans ledit alésage (44) et est fixe par rapport auxdits corps de cylindre (2, 3).
8. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les
sections des deux pistons (6, 11) de l'attelage mobile ont des dimensions sensiblement
égales.
9. Moteur selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les
moyens (21) pour mettre ladite chambre d'arrivée (7) et ladite chambre d'échappement
en alternance en communication avec lesdites chambres intermédiaires sont assités
dans leur déplacement par des ressoits agissant aux extrémités des tiges de déclenchement
(24, 35a, 35b), lesdits ressorts étant mis sous tension par l'attelage mobile sur
une longueur au moins égale à la course complète desdits moyens (21) puis relachés
par un dispositif à déclenchement brusque, mécanique ou magnétique.