Brevet FR2123480A1 — publié le 19720908

La présente invention concerne un vérin de manoeuvre comprenant un piston composé de plusieurs parties et relié à une tige de piston. Un tel vérin, par exemple comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 2.371.553, a l'inconvénient que le piston avec ses joints 5 annulaires, assurant l'étanchéité entre le piston et la paroi interne du cylindre et entre les deux chambres du cylindre, est relié rigidement à la tige de piston. Si l'axe de la tige de piston s'écarte, même légèrement, de l'axe du cylindre, les joints annulaires doivent assurer la compensation de cet écart. A cet effet, il faut cependant que le piston ait suffisamment 10 de jeu par rapport à la paroi interne du cylindre en raison du risque de coincement. La charge irrégulière des joints annulaires qui en résulte a pour conséquence que ces joints sont exposés à une plus forte usure et que, en bien des cas, ils ne sont plus en mesure d'assurer leur fonction après peu de temps. 15 Suivant l'invention, ces inconvénients sont supprimés par le fait que la tige de piston est radialement mobile par rapport à la ou les parties de piston portant les éléments d'étanchéité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre 20 d'exemple non limitatif, ainsi que des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un vérin de manoeuvre suivant l'invention ; - la figure 2 est une variante de réalisation de l'exemple représenté sur la figure 1 ; et 25 - la figure 3 montre un deuxième exemple de réalisation, également en coupe longitudinale. Dans une partie tubulaire 1 du cylindre du vérin peut coulisser à joint étanche un piston 2 qui est relié à une tige de piston 3. Le piston 2 est composé de plusieurs parties, comprenant notamment deux disques 4 et 5 30 qui sont montés fixes sur la tige de piston et dont l'écartement est déterminé par une douille-entretoise 6 située entre eux. Les parties 4, 5 et 6 sont maintenues ensemble par un écrou 7 qui presse le disque 4 contre un épaulement 8 prévu sur la tige de piston ; ces parties n'ont pas de jeu radial par rapport à la tige de piston. 35 Entre les disques 4 et 5 est disposée une partie de piston 9 cylindrique creuse qui a un jeu axial important et dont le jeu radial par rapport à la douille-entretoise 6 est également important. Cette partie de piston 9 porte à sa périphérie deux joints à lèvres 10 et 11, dont les lèvres 72 02757 2 2123480 d'étanchéité sont tournées vers les chambres de pression formées de part et d'autre du piston dans le cylindre 1. Entre les joints à lèvres 10 et 11 est en outre disposée une bague de guidage 13 qui, comme ces joints, est appliquée contre la paroi interne cylindrique 14 de la partie 1. 5 Les faces planes 15 et 16, tournées l'une vers l'autre, des disques 4 et 5, présentent chacune deux rainures annulaires espacées l'une de l'autre pour la réception de deux joints 17, 18 ou 19, 20 qui font saillie des faces en question et qui sont en contact avec les faces situées en regard de la partie de piston 9, de manière que les deux joints de chaque 10 face délimitent un champ de preffl.on 21 ou 22. Chacun des champs de pression 21, 22 communique à travers un canal 23 ou 24 dans la partie de piston 9 avec le côté du vérin dans lequel règne à chaque fois la haute pression. Les canaux débouchent à des endroits de la partie de piston 9 qui ont un jeu radial important par rapport à la paroi interne du cylindre. Le dessin représente 15 plusieurs diamètres : le diamètre d2, égal au diamètre d^, des joints annulaires 17 et 19, et le diamètre d^} égal au diamètre d,., des joints annulaires 18 et 20. Le diamètre d^ est égal au diamètre intérieur du cylindre. Si l'on suppose que le piston 2 est mis sous pression du côté droit, le disque 5 est exposé à la pression du liquide, mais seulement par 20 une surface utile ayant le diamètre d^, car la pression du liquide agit également sur le côté opposé du disque 5, jusqu'au diamètre d^. La force correspondant à cette pression est directement transmise à la tige de piston 3. La force agissant sur la face droite de la partie de piston 9 -en raison de l'exposition à la pression de la face annulaire délimitée par 25 le diamètre intérieur d^ du cylindre et par le diamètre - est compensée par la force produite par la pression régnant dans le champ de pression 21. Ce dernier communique à travers le canal 23 avec le côté haute pression du vérin. La partie de piston 9 est par conséquent équilibrée en pression et, lors d'un mouvement radial de l'extrémité de la tige de piston résultant 30 d'un écart entre l'axe de la partie 1 et l'axe de la tige de piston, elle doit seulement vaincre la friction produite par les joints annulaires 17 à 20. Sans cette décharge par ce champ de pression, la partie du piston 9 ne pourrait pas se déplacer radialement par rapport à la tige de piston car les forces de friction seraient alors beaucoup trop importantes. La situation 35 est analogue, quant aux pressions, lorsque le piston est déplacé en sens contraire. L'équilibrage en pression s'effectue dans ce cas à travers l'autre caral, désigné par 24, à travers lequel le fluide sous pression s'écoule dans le champ de pression 22. 72 02757 3 2123480 La figure 2 représente un exemple de réalisation dans lequel la face du disque 5' ne porte qu'un seul joint annulaire 19'. La pression axiale, n'agissant pas sur le disque 5', n'est pas compensée dans ce cas mais la différence par rapport à l'exemple de la figure 1 est très faible, surtout 5 si le diamètre du piston est important, si bien que le mode de fonctionnement est dans ce cas analogue à celui du vérin selon le premier exemple. La réalisation plus simple permet bien entendu une diminution du prix. La figure 3 représente un exemple de réalisation dans lequel un troisième disque 29 est monté fixe entre les disques 27 et 28 sur la tige 10 de piston 2'. Des parties de piston 30 et 31, ayant une section transversale en forme d'équerre et portant des jants à lèvres 32 et 33 assurant l'étanchéité par rapport à la paroi interne du cylindre, sont disposées entre les disques 27 et 29 et entre les disques 28 et 29. Les faces des parties de piston 30 et 31 tournées vers le disque médian 29 portent chacune un 15 joint annulaire 34 ou 35. Des douilles-entretoises 36 et 37, glissées sur la tige de piston 2', déterminent les écartements entre les disques 27, 29 et 28. Un écrou 38 comprime l'ensemble formé parles trois disques 27, 29 et 29 et les douilles-entretoises 36 et 37 et l'applique contre un épaulement 8' prévu sur la tige de piston 2'. Les parties de piston 30 et 31 ont un jeu 20 important par rapport aux douiHes-entretoises 36 et 37 et elles ont du jeu axial par rapport aux disques 27, 28 et 29. En raison de ces jeux, il se forme un intervalle annulaire 39 ou 40 qui communique à travers un perçage 41 ou 42 dans le disque 27 ou 28 avec la chambre correspondante du vérin. Le diamètre extérieur des joints annulaires 34, 35 est désigné 25 par d et le diamètre intérieur de la partie 1 est désigné par D, Grâce aux jeux axiaux, un champ de pression 44 ou 43, délimité par le joint annulaire 34 ou 35, peut être établi à travers l'intervalle annulaire 39 ou 40. Si l'on suppose que le piston est mis sous pression du côté droit, le disque 29 est seulement sollicité par une force peu importante, produite par l'exposition à la pression 30 de la face annulaire ayant le diamètre extérieur D et le diamètre intérieur d, étant donné que la partie du piston 31 à section en forme d'équerre est essentiellement équilibrée en pression en raison de la présence du champ de pression 42 qui est alimenté à travers l'espace annulaire 40. Le disque 29 transmet cette force peu importante à la tige de piston 2'. 35 Par conséquent, la force exercée sur le piston sous l'influence de la pression sur la face circulaire ayant le diamètre cl est encaissée en partie par le disque 29 et transmise à la tige de piston en raison du champ de pression 44, et est exercée en partie directement sur la tige de piston. Grâce à cet agencement, il suffit également d'une faible force radiale dans ce mode de réalisation pour déplacer les parties mobiles du piston. 72 02757 2123480 REVENDICATIONS 1. Vérin de manoeuvre comprenant un piston composé de plusieurs parties, relié à une tige de piston, et étanché par des éléments d'étanchéité 5 disposés à la périphérie d'une ou de plusieurs parties de piston et appliqués contre la paroi interne du cylindre, caractérisé en ce que la tige de piston est radialement mobile par rapport à la ou les parties de piston portant les éléments d'étanchéité, 2. Vélin selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie 10 du piston portant les éléments d'étanchéité est disposée, avec du jeu axial et radial important, entre deux disques reliés rigidement à la tige de piston, et en ce que deux champs de pression délimités par des joints sont formés entre les faces tournées l'une vers i'autre de ces disques, chacun de ces champs de pression corniriuniquant à travers un canal ménagé 15 dans la dite partie de piston avec le côté du vérin où règne chaque fois la haute pression. 3. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie du piston porte deux joints annulaires à lèvres dont les lèvres d'étanchéité sont tournées vers les chambres de pression formées à l'intérieur du vérin, 20 et en ce qu'une bague de guidage est disposée entre ces joints annulaires à lèvres. 4. Vérin selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que trois disques sont montés fixes à distance les uns des autres sur la tige de piston, en ce qu'une partie de piston portant un âément d'étanchéité est disposée 25 dans chaque intervalle entre deux disques voisins, et en ce que la face des disques tournée vers le disque médian porte un joint annulaire qui délimite le champ de pression correspondant. 5. Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la distance entre les disque est déterminée par la longueur de 30 douilles-entretoises glissées sur la tige de piston, et en ce que ces douilles-entretoises sont serrées avec les disques contre un épaulement prévu sur la tige de piston au moyen d'un élément de serrage disposé sur cette tige de piston. 6. Vérin selon la revendication 5, caractérisé en ce que les disques 35 présentent chacun au moins un perçage débouchant dans un espace annulaire formé entre les douilles-entretoises et uk partie de piston.