Brevet FR2129936A1 — publié le 19721103

L'invention a pour objet un vérin télescopique à plusieùr;ssex?ansions et à doubleLeffet intégral, sans communication même momentanée e-ntrela zone haute pression et la zone basse pression pour itensemble de ses expansions avec seulement deux arrivées de fluide, chacune raccordée à ltexpansion opposée à celle où est raccordée l'autre arrivée de fluide. I1 existe évidemment à ce jour des vérins à double effet mais comprenant essentiellemeflt un cylindre à ltintérieur duquelcircule un piston solidaire à uné tige, la commande à double effet étant obtenue par raccordement de deux arrivées de fluide, chacune située à-l'extrémité du cylindre opposé à celle du raccordement de l'autre arrivée de fluide, le piston délimitant à l'intérieur du cylindre deux chambres alimentées chacune par ltune des arrivées de fluide. Pour obtenir avec un tel vérin une très grande course le matériel serait évidemment d'un encombrement excessif. Ceci a motivé l'exécution de vérins télescopiques c est à dire comprenant en tete un vérin classique avec cylindre et piston mais dont le corps du cylindre de ce verin de tete réalise également un pistm à l'intérieur dtun autre cylindre -et ainsi desuite jusqu'au pied du vérin télescopique. Malheureusement, généralement ces vérins télescopiques sont'à simple effet c'est à dire que leur fluide de commande agit essentiellement en vue de la sortie des diverses expansions lesquelles ne peuvent etre ramenées en position initiale que par l'action de la gravité ou dlune force extérieure et ces vérins doivent donc travailler selon des directions choisies pour permettre ce retour. En effet, l'obtention d'un vérin à plusieurs expansions, à double effet sur l'ensemble de ces expansions, nécessiterait, selon le principe utilisé jusqu'alors, le raccordement à chacune des expansions de deux tubulures pour la circulation du fluide à l'intérieur de chacune d'elle. I1 en résulterait une installation complexe pour le raccordement correct des diverses tubulures qui, par ailleurs, seraient inesthétiques et multiplieraient les risques -de détérioråtion de canalisations. Aussi, tout au plus, est réalisée à double effet la dernière expansion des vérins téléscopiques, ce qui permet d'ajuster la course du vérin mais en aucuncas de rentrer les diverses expansions qui le composent. En résumé, les nconvénients et limites d'emploi d'un vérin télescopique actuel résident dans -- le fait que ces vérins sont à piston plongeur, donc à retour par simple gravité oupardispositif extérieur tel que par exemple des ressorts de rappel. - le fait que les diverses expansions ntont pas d'ordre préférentiel de retour et qu'il y a donc un risque d'à-coups dans la vitesse de retour -le fait que stil existe une force rappel suffisante dans le sens de la sortie des tiges, la tension de vapeurdes fluides hydrauliques n'est pas suffisante pour maintenir le vérin et qu'il en résulte donc que cette force peut créer une ouverture intempestive du verin. - le fait que si ces vérins télescopiques sont à double effet, cette propriété est due à un empilement de plusieurs vérins à double effet, donc à une entrée et un retour dthuile pour chaque expansion, ceci demandant donc un système de distribution pour chaque expansion, dont notamment un distributeur double effet complété par toute la tuyauterie flexible y afférente. Un des buts de l'invention est d'obtenir un vérin télescopique à plusieurs expansions, à double effet pour toutes ces expansions, avec seulement deux arrivées de fluide llune raccordée sur un élément situé à l'opposé de llélé- ment auquel est raccordéel'autre arrivée de fluide, et dont les manoeuvres de sortie ou de rentrée des diverses expansions s'effectuent sans qulil soit néces saire,,pour unsens ou autre de manoeuvre, de faire intervenir la gravité des éléments extérieurs permettant donc ltemploi de ce vérin dans toute direction dans l'espace, tel que par exemple selon un axe horizontal. A cet effet, l'invention à pour objet un vérin télescopique a plusieurs expansionsXtel que précisé plus haut caractérisé en ce qutil comprend plusieurs cylindres fermés à leur base par une culasse et sremboitant les uns dans les autres, pour former: A - des chambres centrales délimitées par'les culasses et en communication entre elles, et avec une canalisation d'arrivée de fluide raccordée à llélément externe, par un orifice percé au travers de chaque culasse à ltexception de celle de l'élément interne extrême. B -- des chambres annulaires entre les cylindres, ces chambres annulaires étant limitées en hauteur, d'une part à llaide d'un joint d'étanchéité fixé à la périphérie de la culasse du cylindre interne et, d'autre part, par le joint d'étanchéité fixé à la périphérie du bord opposé à la culasse du cylindre externe. Les-culasses comportant - des organes d'ouverture et de fermeture de canalisations de jonction entre chaque chambre annulaire et une canalisation dEarrilrée de fluide solidaire de l'élément extrême. - des chambres de liaison garantissant llétanchéïté entre les chambres centrales et les chambres annulaires lors de l'action des organes ci-dessus cités dans le sens d'une ouverture de canalisation de jonction avec la chambre annulaire correspondante. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ci-annexé qui représente - figure I, une coupe axiale du vérin avec ses diverses expansions rentrées - figure 2, une coupe par un plan axial différend de celui du vérin représenté figure 1 - figure 3, une coupe du vérin selon le même plan axial que la figure 2 mais avec certaines des expansions en position sortie. - figure 4, une vue schématique compléte du vérin En se reportant à la figure 2 on remarque que ce vérin se compose d'expansions 00, 10, 20, 30, 40 comprenant chacune un cylindre 01, 11, 21, 31, 41 s'embouant les uns dans les autres. Ces cylindres sont solidarisés à une de leurs extrémités, d'une culasse Ola, lla, 21a, 3La, 41a, et comportent intérieurement à leur autre extrémité un épaulement 02, 12, 22, 32. Cet épaulement permet la fixation des joints d'étanchéïté 02a,12a > 22a, 32a. La culasse 01a du cylindre extérieur Ol est rendue solidaire du cylindre lui-même par soudure ; les autres culasses Ila, 21a, 3 ira, 41a sont rendues solidaires de leur cylindre 11, 21, 31, 41 par des moyens démontables afin de permettre l'assemblage des divers éléments, ltépaulement 02 du cylindre Ol étant démontable alors que les épaulements 12, 22, 32 des autres cylindres 11, 21, 31, sont fixes. Les parties débordantes de chaque culasse réalisent une jupe llb, 21b, 31b, 41b (à l'intérieur de laquelle est fixé le cylindre 11, 21 ou 31) dont le bord forme butée contre l'épaulement 02, 12, 22, 32 pour éviter le déboitement des expansions. Les culasses des cylindres lla, 21, 31, 41 possèdent en outre un joint d'étanchéité lic, 21c, 31c, 41c. Les culasses, les cylindres et leur épaulement délimitent des chambres centrales 13, 23, 33, 43 et des chambres annulaires 14, 24, 34, 44 et comportent un système de distribution interne par - canalisations de liaison (15,.25, 35, 45, 25a, 35a, et 45p) - organes de distribution (16, 26, 36, 27, 37 > 47) - chambres de liaison (18a, 28, 28a, 38, 38a, 48) Les culasses Ola, lia, 2Ia et 31a (à exception de celle de la dernière expansion interne 40) sont percées de part en part d'un trou 09, 19, 29, 39 (figure 1). L'orifice 09 de la culasse Oladu cylindre externe est raccordé à l'une (50) des deux arrivées de fluide, l'autre (60) arrivée de fluide débouchant à l'intérieur de la dernière expansion interne (figures I et 4) Ont tout d'abord été cités plus haut, des distributeurs 16, 26, 36: ceux-ci contrôlent l'ouverture et la fermeture des canalisations de liaison 25, 15, 35 entre d'une part , les chambres annulaires 14, 24 et 34 et, d'autre part, les chambres axiales de liaison 18a, 28a et 38a, exécutées dans les faces des culasses opposées à celles recevant la poussée lors de ltexpansion. Ont ensuite également été cités les distributeurs 27, 37, 47: ceux-ci contrôlent l'ouverture et la fermeture des canalisations de liaison 25a, 35a, 45a entrerd'une partes chambres axiales 28g- 3A,- 4 & exécute-es dans les faces des culasses opposées à celles recevant la poussée lors de l'expansion dans lesquelles débouchent les canalisations de fiaison avec les chambres annulaires, via les distributeurs 26 et 36, pour les deux premiers et d'autre part, les chambres axiales de liaison 28, 38, 48 exécutées dans la face de la culasse, du côté recevantla poussée lors de ltexpansion, ces chambres étant respectivement en communication constante avec les chambres 18a, 28a, 38a, précédemment citées, des cylindres immédiatement inférieurs. Ces distributeurs se répartissent comme suit dans les diverses culasses - La culasse Ola du cylindre externe 01, qui est fixe, ne comporte aucun distributeur - La culasse IIa du cylindre 11 suivant immédiatement ne comporte qu'un distributeur 16 contrôlant la liaison entre la chambre annulaire 14 et les chambres axiales de liaison 18a, ce distributeur étant poussé d'une parg versle cylindre suivant 21 par un ressort 71 le maintenant en position "canalisation 15 fermée" ou, d'autre part, par la culasse 21a du cylindre 21 suivant immédiatement qui le repousse jusqu'en position "canalisation ouverte", lorsque ce cylindre 21 est en fin de course. - La culasse 41a du dernier cylindre 41 ne comporte qu'in distributeur 47 contrôlant la canalisation de liaison 45a entre dune part, la chambre axiale 48a prévue à I'opposé de la face de la culasse 41a du cylindre 4I recevant la poussée lors de ltexpansion et communiquant avec la chambre annulaire 44 d'autre part, la chambre 48 exécutée dans la face de la culasse 41a du cylindre 41, recevant la poussée lors de ltexpansion, ce distributeur étant poussé soit vers le cylindre précédent 31 par un ressort 72, le maintenant en position "canalisation 45a normalement fermée" soit par la culasse 31a du cylindre 31 immédiatement précédent qui le repousse jusqu'en position "canalisation 45a ouverte". Les culasses Zla, 31 des cylindres 21 eut 41 intermédiaires comportent à la fois les deux distributeurs du type précisé ci-dessus, les distributeurs identiques à celui (16) de la culasse de la deuxième expansion sont référencés 26 et 36, les distributeurs de type similaire à celui (47) équipant la dernière expansion sont référencés 27 et 37. Chaque distributeur 16, 26, 36, 27, 37 comprend un piston cylindrique 73 coulissant à l'intérieur d'un alésage 74 dans lequel débouche la canalisation (par exemple 15), à contrôler. Le piston 73 peut se déplacer à llintérieur de l'alésage entre deux butées l'une constituée par un bouchon 75 l'autre par un circlips 76, sur lequel le piston 73 prend appui par une face décolletée 77. Le piston 73 est normalement repoussé contre ce circlips 76 au moyen d'un élément compressible 71 prenant appui, d'une part, sur le bouchon 75 et d'autre part, au fond d'un logement 78 exécuté axialement dans le piston 73. Sur la face latérale du piston est exécutée une gorge périphérique 79 à distance telle de chacune des extrémités du piston 73 que lorsque celui-ci est en position poussée contre le circlips, la canalisation (15) soit fermée alors que lorsqu'il est repoussé contre le bouchon la dite canalisation (15) soit ouverte. Par le terme ouverture de cette canalisation on entend bien entendu la mise en communication des deux extrémités de la canalisation arrivant au distributeur, celles-ci ne devant pas obligatoirement être en vis-à-vis mais pouvant être situées à des niveaux différents, la gorge étant alors de largeur suffisante pour permettre cette mise en communication. La chambre axiale de liaison (par exemple lêJa de la face de la culasse lla, opposée à celle recevantla poussée lors deltexpansion, se présente sous la forme d'un perçage borgne dans lequel débouche la canalisation (15) de communication avec la chambre annulaire (14) via le distributeur Ce perçage réalisant la chambre 18a abrite également un joint périphérique 80 garantissant l'étanchéité de l'assemblage, dans cette chambre (18p) d'une jupe 81 prolongeant la chambre axiale de liaison (28) et formant excroissance sur la face de la culasse (2 la) du cylindre (21) suivant immédiatement et recevant la poussée lors de llexpansione Le distributeur 47 est sensiblement identique au distributeur ci-avant décrit.Toutefois, celui-ci étant pour une question d'emplacemént disponible, situé dans l'axe de la culasse de l'élément extrême, la liaison quril contrôle entre la canalisation 45a et la chambre axiale 48, s'effectue au moyen de gorges 82 mettant en communication la gorge périphérique 79 du piston 73, d'une part/et ladite chambre axiale 48 ,d'autre part. Le fonctionnement résumé de ce vérin est le suivant Le fluide de commande amené par une canalisation 50 emplit la chambre centrale 13 du premier élément et repousse donc la culasse du deuxième élément 10 pendant que la chambre annulaire 14 délimitée entre le cylindre du premier élément 00 et du second élément 10 se vide de son fluide, qui est évacué, après passage, au travers des diverses chambres, par la canalisation en basse préssion 60. Lorsque le second élément arrivera en butée, le troisième élément commencera sa sortie et ainsi de suite. Pour le rappel des divers éléments en position initiale, c'est la canalisation 60 qui est alimentée enpression de commande alors que la canalisation 50 est en basse pression. Le fluide amené en 60 emplit la chambre annulaire 44 entre l'élément extrême et l'élément précédent, alors que la chambre centrale 43 située entre les mêmes éléments se vide par la canalisation de basse pression 50 en passant au travers des trous percés dans les culasses des éléments 0, 10, 20 et 30. Lorsque l'élément 40 sera complètement rentré, il établira une liaison entre l'élément 40 et la chambre annulaire 24 entre l'avant dernier élément et l'élément immédiatement précédent, ce qui provoquera donc la rentrée de cet avant dernier élément, et ainsi de suite, jusqu'au moment où le second élément 10 sera ramené en fond de l'élément 0. Sur cette figure 4 on a symbolisé en 51 une face d'appui du cylindre externe du vérin et en 61 une face d'appui du cylindre interne extrême du vérin. Le fonctionnement détaillé de ce vérin est le suivant a) sortie des expansions La canalisation 50 de raccorde;aent au cylindre externe Ol est alimentée en haute pression. La canalisation 60, reliée à l'élément extrême du vérin2 est en liaison avec le réservoir et constitue donc la partie en basse pression. La chambre centrale 13, située entre le cylindre fixe 01 et la culasse lla de l'expansion suivante 10, monteen pression ; la force engendrée fait sortir ce deuxième élément 10 et l'empilement des éléments 20, 30, 40. La chambre annulaire 14 située entre les mêmss éléments que precé demmentcités est en liaison avec la basse pression par passage au travers de la caglisation 15 ouverte par le distributeur 16, les chambres centrales de liaison 18aet 28, les canalisations 25a et 25 par le distributeur 27 etc... jusqutsa la canalisation 45a. Quant l'élément XO vient en butée contre Itépaulement 02, en bordure de cylindre, la haute pression se reporte, par l'intermédiaire du trou 19 percé de part en part de la culasse llaa dans la chambre 23 déIimitée entre la face supérieure de la culasse deI'élément 10 et la face inférieure de la culasse de ltélément 20, lequel commence sa sortie. Du fait de cette sortie, le distributeur 16 coupera la liaison entre la chambre annulaire 14 précédemment citée et la chambre centrale de liaison 18a isolant ainsi cette chambre annulaire 14 de la haute pression ; dans le même temps, le distributeur 27 isolera la chambre centrale 23 de la chambre annulaire 24 par coupure de la liaison des chambres axiales de liaison 28 et 28a. Cette action du distributeur 27 permet, par la même occasion, de mettre en liaison avec la basse pression la dite chambre annulaire 24 par l'intermé- diaire de la canalisation 25, de la chambre axiale de liaison 28a et ce jusqu'à la canalisation 45a. Lors de la sortie de la dernière expansion, la liaison entre la chambre centrale 43 et la chambre annulaire 44 sera coupée par le distributeur 47 lors du décollement de la dernière expansion. b) Rentrée des expansions Tous les pistons des distributeurs étant en position "liaisons coupées". La pression de commande est amenée alors par la canalisation 60 > et la canalisation 50 est raccordée au- réservoir, donc en basse pression. La liaison entre la chambre 48a et la chambre axiale de liaison 48 étant coupée par le distributeur 47, Ia pression emplit la chambre annulaire 44, ce qui a pour effet de refouler- le fluide de commande contenu dan la chambre centrale 43 délimitée entre ltélémént extrême 40 etl'élément immédiatement précédent 30. Quand la culasse 41a du dernier élément arrive en contact avec la culasse 3 la de l'élément immédiatement précédent, le distributeur 47 ouvre la conduite précisée ci-dessus permettant alors la haute pression d'agir dans la chambre annulaire 34 et ainsi de suite. La présente invention apporte notamment les avantages suivants - La rentrée des tiges (comme leur sortie) étant due à la préssion de fluide moteur, le vérin peut donc fonctionner dans ntimporte quelle position sans autre intervention que le jeu des pressions du fluide. - Les expansions, en nombre quelconque, sortent de façon ordonnée et rentrent dansllordre inverse" - Le fluide hydraulique, étant incompressible, le vérin peut être bloqué dans les deux sens. De même, toute force extérieure intempestive dans un sens ou dans autre n'autre en aucune façon la vitesse de rentrée ou de sortie des éléments celle-ci n'étant fonction que du débit réglable du fluide hydraulique. Ce système permet donc d'appliquer la propriété des vérins à double effet sur un nombre indii3Erent d'expansions avec seulement une sortie et une entrée de fluide, donc pilot er à l'aide d'un seul système de distribution comprenant un distributeur double effet et la tuyauterie s'y rattachant. I1 est bien évident que l'invention a'est pas limitée à l'exemple ci-dessus décrit et représenté à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de la présente. REVENDICATIONS 1) Vérin télescopique à plusieurs expansions et à double effet intégral, sans communication même momentanée entre la zone haute pression etla zone basse pression pour toutes ces expansions caractérisé en ce qutil comprend plusieurs cylindres fermés à leur base par une culasse et s'emboîtant les uns dans les autres, pour former A) des chambres centrales délimitées par les culasses et en communication entre elles, et avec une canalisation d'arrivée de fluide raccordée à l'élément externe, par un orifice percé au travers de chaque cula-sse à ltexception de celle de l'élément interne extrême, B) des chambres annulaires entre les cylindres, ces chambres annulaires étant limitées en hauteur, d'une pary à l'aide d'un joint d'étanché'té fixé à la périphérie de la culasse du cylindre interne et, d'autre part, par le joint dtétanché;lé fixé à la périphérie du bord opposé à la culasse du cylindre externe. Les culasses comportant - - des organes d'ouverture et de fermeture de canalisation de jonction entre chaque chambre annulaire et une canalisation d'arrivée de fluide solidaire de l'élément interne extrême. - des chambres de liaison garantissant l'étanchéïté entre les chambres centrales et les chambres annulaires lors de l'action des organes ci-dessus cités dans le sens d'une ouverture de canalisation de jonction avec la chambre annulaire correspondante. 2) Vérin selon la première revendication caractérisé en ce que les organes d'ouverture et de fermeture sont des distributeurs hydrauliques dont une partie est saillante de la culasse et sont actionnés sous l'action, ou contre l'action, d'un élément compressible lors du décollement ou de la fin de course de rentrée de l'élément suivant ou précédent. 3) Vérin selon la première revendication caractérisé en ce que les chambres centrales de liaison se présentent sur une face de la culasse, sols la forme d'un trou borgne dans lequel débouche la canalisation de jonction avec la chambre annula're correspondante (via l'organe d'ouverture et de fermeture) et, pour la face visà-vis de la culasse suivante, ou précédente, sous la forme d'une jupe s'ajustant de façon étanche grâce à un joint d1étanchéité dans le dit trou borgne, cette jupe prolongeant une cavité dans laquelle débouche une autre canalisation susceptible de communiquer avec la chambre annulaire de l'élément suivant, ou précédent. -4) Vérin selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la hauteur la jupe, et la position de son joint d'étanchéité, sont fonction de la lon gueur de la partie saillante de ltorgane d'ouverture et de fermeture, de telle inanière que l'assemblage soit effectué et étanche avant ouverture de la cana lisation