Brevet FR2201409A1 — publié le 19740426

La présente invention se rapporte généralement à un dispositif de commande à translation rectiligne formant organe déplaceur ou positionneur tel qu'un vérin à fluide comprimé, par exemple hydraulique ou pneumatique, du type à cylindre et à piston coulissant alternatif et qui est notamment utilisable comme servo-moteur pour actionner ou piloter un organe de réglage ou appareil quelconque tel que par exemple une vanne ou analogue. Plus particulièrement, l'invention concerne et a essentiellement pour objet un vérin à fluide comprimé à double effet ou à mouvement réversible, du type dont au moins l'un des deux éléments composants, formant respectivement cylindre et piston avec sa tige, est mobile relativement à l'autre avec une course de travail sélectivement variable ou réglable à volonté ainsi que les diverses applications résultant de sa mise en oeuvre et les systèmes, ensembles, machines, agencements, équipements et installations pourvus de tels vérins. On contact déjà, dans l'état antérieur de la technique, des vérins à fluide comprimé, à mouvement de translation linéaire dont la course de travail est obtenue sous un effort moteur correspondant à la force de pression de fluide exercée soit sur un piston, soit sur une membrane ou un diaphragme ou encore sur un soufflet et dont l'alimentation en fluide sous pression est assurée généralement par un distributeur commandé manuellement ou automatiquement et qui est un distributeur à quatre voies dans le cas d'un vérin à double effet. Le mouvement de l'élément mobile du vérin, soit par exemple du piston dans le cylindre de vérin, 62effectue entre deux positions extrêmes, déterminées soit par le contact du piston contre le fond correspondant du cylindre, soit par la venue en butée du mécanisme commandé par le vérin.La course des vérins connus est donc généralement bien définie et ils présentent ainsi l'inconvénient que l'arret de leur élément mobile actif dans une position intermédiaire quelconque, notamment par blocage au moyen du fluide sous pression par distributeur placé en position neutre isolant le cylindre à la fois de l'admission et de,l'échappement de fluide sous pression, n'est pas suisamment précis ou exact à cause de la compressibilité relative du fluide de travail. L'invention a principalement pour but de supprimer cet inconvénient ou difficulté des vérins connus en créant un vérin du genre précité dont la course soit sélectivement variable soit en extension ou allongement, soit en rétraction , contraction ou raccourcissement Ce problème est résolu conformément à lwinvention par un vérin du type précité qui est caractérisé par des moyens mécaniques d'arrêt intérieurs audit vérin pour limiter le déplacement de l'élément mobile de celui-ci dans au moins un sens du mouvement et comprenant au moins une butée de fin de course solidaire de l'un des deux éléments composants(cylindre et piston) dudit vérin et susceptible de coopérer avec une contre-butée correspdndante fixée à l'autre élément, l'une au moins desdites butée et contre-butée étant à position réglable et à commande de déplacement de préférence directement accessible de l'extérieur. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque butée interne de fin de course précitée est fixée à l'un des deux fonds opposés du cylindre de vérin précité par l'intermédiaire d'un support réglable traversant ledit fond et se terminant par une extrémité externe de manoeuvre. Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, chaque butée précitée est constituée par l'extrémité intérieure d'une broche traversant le fond de cylindre précité en pénétrant dans ledit cylindre par une portion de longueur sélectivement variable pour coopérer avec une contre-butée conjuguée précitée solidaire du piston de vérin précité ou de sa tige en fin de course réglée de celui-ci, ladite broche de butée étant déplaça ble longitudinalement par s oeuvre de son extrémité extérieure et immobilisable par rapport audit fond de cylindre en étant fixée à celui-ci par des moyens de liaison déblocables. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, chaque broche de butée précitée se visse par une partie filetée à travers le fond de cylindre précité qu'elle traverse et les moyens de liaison déblocables précités sont constitués par au moins un organe de serrage ou de retenue tel qu'un contreécrou vissé sur ladite partie extrême externe ou une vis de pression montée sur ledit fond de cylindre Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le vérin comprend deux butées précitées de fin de course respectivement d'extension et de rétraction agissant respectivement sur le piston précité et/ou sur sa tige en étant éventuellement situées de part et/d'autre dudit piston traversé par l'une d'elles et fixées au même fond de cylindre qui est de préférence le fond opposé au côté de sortie de l'extrémité active de la tige de piston. Ces dispositions sont avantageuses par leur grande simplicité de structure et par leurs efficacité et sûreté de fonctionnement d'où résultent une fabrication économique, une grande fiabilité et une surveillance ou un entretien minime ou négligeable. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, carac téristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative qui va suivre en se reportant au dessin schématique annexé donné uniquement à titre d'exemple non limitatif illustrant un mode de réalisation actuellement préféré de l'invention et dans lequel: - la figure unique représente une vue fragmentaire, en coupe axiale longitudinale, d'un vérin à fluide comprimé auquel l'invention est incorporée Selon l'exemple de réalisation représenté, le vérin à fluide comprimé par exemple hydraulique conforme à l'invention est constitué par un cylindre 1 et un piston 2 à double effet monté axiale ment coulissant dans le cylindre. Pour obtenir une construcvtion simplifiée, le cylindre 1 se compoee avantageusement d'un corps tubulaire 3 à extrémités opposées intérieurement filetées dans lesquelles sont vissés respectivement deux fonds 4 et 5 à partie périphérique filetée, la jonction étanche de chaque fond avec la paroi latérale interne du corps cylindrique 1 étant réalisée respectivement par une garniture annulaire élastique de joint d'étanchéité 6 formant par exemple bague torique. Le piston 2 est en contact coulissant étanche avec la paroi latérale interne du cylindre par l'intermédiaire de segments ou garnitures annulaires d'étanchéité 7 encastrés dans des gorges ou rainures annulaires périphériques correspondants du piston. Le piston est coaxialement solidaire, par exemple au moyen de soudures appropriées, d'une tige de piston creuse ou tubulaire 8 traversant hermétiquement un fond de cylindre 5 par un orifice central correspondant de celui-ci, le contact glissant étanche de la tige de piston 8 à travers le fond 5 étant réalisé par l'intermédiaire d'une garniture de joint annulaire ou bague élastique 9 montée dans une gorge ou un logement annulaire approprié ménagé dans la paroi dudit orifice L'extrémité libre ou active externe de la tige de piston 8 est fermée par un embout à tenon ou à chape 10 formant bnuchon fileté vissé dans l'extrémité filetée correspondante de la tige de piston 8 de préférence avec interposition d'une rondelle ou bague élastique d'étanchéité 11. Le piston 2 divise l'espace intérieur du cylindre 1 en deux chambres de travail à volume variable respectivement 12 et 13 susceptibles d'être alternativement alimentées en fluid sous pression et d'être mises à l'échappement par l'intermédiaire d'orifices 14, 15 traversant respectivement la paroi du cylindre 1 de part et d'autre du piston 2 en étant patexemple prévus dans les fonds 4 et 5. La course maximale du piston 2 est définie par la longueur axiale de l'alésage interne du cylindre 1 diminuée de la longueur du piston 2 et elle est déterminée, dans un sens ou dans l'autre, par butée du piston respectivement contre le fond 4 en fin de course de rétraction et contre le fond 5 en fin de course d'extension. Pour obtenir un arrêt du piston 2, pendant sa course d'extension, dans une position intermédiaire quelconque préalablement définie, il est prévu une butée de fin de course d'extension à position réglable, constituée par l'extrémité intérieure libre et latéralement saillante 16 d'une broche porte-butée 17 traversant coaxialement le fond de cylindre 4 opposé à la tige de piston 8 pour pénétrer librement à travers le piston 2 dans sa tige creuse 8 par l'extrémité ouverte correspondante de celle-ci.La butée 16 est cl située par une teste radialement saillante, par un collet ou épaulement extrême ou par une protubérance latéralement saillante analogue constituée avantageusement par une bague intérieurement filetée formant écrou, vissée sur l'extrémité filetée correspondante de la broche 17 en étant bloquée Qu immobilisée sur celle-ci par exemple par une soudure, un coup de pointeau ou un autre moyen équivalent.La butée 16 est déplaçable avec jeu par la broche 17 dans l'alésage de la tige de piston 8 et est susceptible de venir en contact avec une contre-butée 18 fixée dans le piston 2 ou dans sa tige 8 Cette contre-butée est par exemple constituée par une bague ou analogue extérieurement filetée, se vissant dans l'extrémité intérieurement filetée correspondante de la tige 8 s'étendant jusqu'à la face opposée du piston en traversant celui-ci. La broche 17 traverse ainsi un orifice central de la bague 18 qui peut donc servir avantageusement d'organe de guidage coulissant pour la broche 17. On constate ainsi que la cavité intérieure de la tige de piston 8 est en communication constante, par l'espace annulaire entre la bague 18 et la broche 17, avec le compartiment 12 du cylindre 1, de sorte qu'en agissant sur le jeu latéral existant entre la butée 16 et la paroi latérale interne de la tige 8, l'ensemble de la butée 16 et de la tige 8 peut éventuellement constituer un système amortisseur par exemple hydraulique du type connu sous le nom de "dash-pot" susceptible de freiner ou de ralentir et d'uniformiser le mouvement du piston 2 dans les deux sens contraires de son mouvement. Par silleurs, la broche 17 traverse, par sa partie extrême opposée, le fond de cylindre 4 en passant à travers un orifice central dudit fond pour se visser, par une partie filetée correspondante 19, dans une douille ou un manchon 20 ouvert à ses deux extrémités opposées et traversant coaxialement le fond de cylindre 4 en entourant concentriquement l'extrémité voisine de la broche 17 Cette douille 20 est avantageusement filetée extérieurement pour se visser dans l'orifice central fileté correspondant du fond de cylindre 4 et elle comporte aussi au moins une portée d'alésage interne filetée par laquelle la douille 20 est vissée sur l'extrémité filetée 19 de la broche 17.On réalise ainsi une liaison vissée sélectivement variable d'une part entre la douille 20 et le fond de cylindre 4 et d'autre part entre la broche 17 et la douille 20 donc indirectement entre broche 17 et le fond de cylindre 4. La broche 17 est immobilisable relativement à la douille 20 par au moins un contre-écrou de blocage 21 vissé sur l'extrémité externe libre de la broche 17 dépassant au-delå de la douille 20 ou bien, en variante, par une vis de pression (non représentée) traversant radialement un orifice fileté dans la paroi latérale de la douille 20 pour être pressée contre la broche 17 La douille 20 est immobilisable par rapport au fond de cylindre 4 par au moins un contre-écrou de blocage ou analogue 22 vissé sur l'extérieur de la douille 20. En position bloquée les contre-écrous 21 et 22 sont respectivement en contact serré avec les faces terminales externes respectivement deLa douille 20 et du fond de cylindre 4. Pour faciliter leur maoeuvre extérieure de vissage ou de dévissage, la broche 17 et la douille 20 sont avantageusement pourvues à leur extrémité externe respectivement d'une portée 23, 24 à faces méplates permettant d'y adapter un outil de forme conjuguée tel qu'une clé ou pince appropriée. Pour assurer l'étanchéité de la traversée du fond de cylindre 4 par la broche 17 et par la douille 20, il est prévu un chapeau ou analogue 25 coiffant ou recouvrant la partie extérieure de la broche 17 et de la douille 20 et fixé amoviblement, par exemple par liaison vissée avec une partie filetée externe 26 de la douille, en venant en contact de jonction étanche avec la face externe du fond de cylindre 4, de préférence par l'intermédiaire d'une bague élastique de joint d'étanchéité 27 encastrée dans une gorge de la face terminale active du chapeau 25. La broche 17 est d'une longueur suffisante pour que, dans sa position de pénétration maximale à l'intérieur du cylindre 1, la butée 16 se trouve entièrement au-delà ou à l'extérieur de la face intérieure du fond de cylindre 5 pour que la butée de fin de course d'extension maximale soit constituée par le fond de cylindre 5. La partie creuse de la tige de piston 8 doit donc avoir une longueur utile suffisante pour permettre le débattement longitudinal de la butée 16 dans ses deux positions extrêmes possibles qui sont déterminées par la longueur de la portion filetée 19 de la broche 17. L'extrémité intérieure 28 de la douille 20 peut pénétrer sur une distance sélectivement réglable à l'intérieur du cylindre 1, cSest-à-dire de la chambre 12 pour servir de butée de fin de course de rétraction au piston 2 lorsque celui-ci vient en contact avec la douille 20.Quand l'extrémité 28 de la douille 20 ne dépasse pas dans le cylindre 1, c'est le fond de cylindre 4 qui sert alors de butée de fin de course de rétraction maximale au piston 2. Le mode de fonctionnement de ce système de butées réglables est très simple : lorsqu'on veut régler aussi bien la longueur de la course d'extension que la longueur de la course de rétraction du piston 2, on enlève d'abord le chapeau 25 en le dévissant de la douille 20 pour rendre accessibles les extrémités extérieuree respectives de la broche 17 et de la douille 20. On dévisse ensuite les contre-écrous de blocage respectifs 21 t 22 de la broche 17 et de la douille 20 puis on agit avec un outil approprié respectivement sur la broche 17 et sur la douille 20 pour visser ou dévisser chacune d'une quantité déterminée permettant de positionner avec précision les butées 16 et 28 dans le cylindre 1.On bloque ensuite la broche 17 et la douille 20 par leurs contre-écrous de blocage respectifs 21 et 22 évetuellement freinés par des dispositifs de sécurité appropriés et On remonte le chapeau 25 en le vissant à fond sur la douille 20 pour l'appliquer de façon pressée contre le fond de cylindre 4 en le freinant de préférence également ensite de façon convenable. L'amplitude réglée effective de la course du piston dans les deux sens inverses de son mouvement est ainsi définie par la dictail-- ce entre la face terminale interne dépassante 28 de la douille 20 et la face terminale en regard correspondante de la butée 16. L'exemple représenté montre une tige de piston s'étendant d'un seul côté seulement du piston. L'invention est cependant aussi applicable, moyennant des modifications mineures appropriées, à une tige de piston traversant le piston pour s'étendre des deux côtés de celui-ci en sortant par les deux fonds opposés du cylindre de vérin, de façon à présertr deux extrémités actives ou menantes de commande respectivement opposées. Par ailleurs, dans l'exemple représenté, on a supposé que le cylindre de vérin 1 était fixe et que le piston 2 était mobile relativement audit cylindre. Inversement, le piston 2 avec sa tige de piston 8 peuvent être considérés comme fixes et le cylindre de vérin 1 comme mobile relativement audit piston. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. R E V E N D I C -A T I O N S 1.- Vérin à fluide comprimé à double effet, du type dont l'un des deux éléments composants, formant respectivement cylindre et piston avec sa tige, est mobile relativement à l'autre avec une course de travail sélectivement variable, caractérisé par des moyens mécaniques d'arrêt intérieurs audit vérin pour limiter le déplacement dudit élément mobile dans au moins un sens du mouvement et comprenant au moins une butée de fin de course solidaire de l'un des deux éléments et susceptible de coopérer avec une contre-butée correspondante fixée à l'autre élément, l'une au moins desdites butée et contre-butée étant 8 position réglable et à commande de déplacement de préférence directement accessible de l'extérieur. 2.- Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque butée interne de fin de course précitée eBt fixée à l'un des deux fonds opposés du cylindre précité par l'intermédiaire d'un support réglable traversant ledit fond et se terminant par une extrémité externe de manoeuvre. 3.- Vérin selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque butée précitée est constituée par l'extrémité intérieure d'une broche traversant le fond de cylindre précité en pénétrant dans ledit cylindre par une portion de longueur sélectivement variable pour coopérer avec une contre-butée conjuguée solidaire du piston précité au de sa tige en fin de course réglée de celui-ci, ladite broche de butée étant déplaçable longitudinalement par manoeuvre de son extrémité extérieure et immobilisable par rapport audit fond de cylindre en étant fixée à celui-ci par des moyens de liaison déblocables. 4.- Vérin selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque broche de butée précitée se visse par une partie filetée à travers le fond de cylindre précité qu'elle traverse et les moyens de liaison déblocables précitée sont constitués par au moine un organe de serrage ou de retenue tel que contre-écrou vissé sur ladite partie extrême externe ou vis de pression montée sur ledit fond dsun cylindre. 5.- Vérin selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par deux butées précitées de fin de course respectivement d'extension et de rétraction, agissant respectivement sur le piston précité et/ou sur sa tige en étant éventuellement situées de part et d'autre dudit piston traversé par l'une d'elles et fixées au même fond de cylindre qui est de préférence le fond opposé au côté de sortie de l'extrémité active de la tige de piston. 6.- Vérin selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé par une butée précitée de fin de course d'extension constituée par l'extrémité intérieure libre et latéralement saillante d'une broche porte-butée traversant coaxialement le fond de cylindre opposé à la tige de piston précitée pour pénétrer librement à travers ledit piston dans sa tige qui est creuse avec ladite extrémité latéralement saillante susceptible de venir en contact avec une contre-butée précitée fixée dans ledit piston ou dans ladite tige. 7.- Vérin selon l'ensemble de la revendication 3 ou 4 et des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la butée de fin de course de rétraction précitée est une broche creuse formant douille ouverte à ses deux extrémités opposées et traversant coaxialement le fond de cylindre précité en entourant concentriquement l'extrémité voisine de la broche de butée précitée de fin de course d'extension qui est de préférence fixée dans ladite douille, ladite douille comportant par exemple une portée filetée externe et au moins une portion d'alésage filetée intérieurement pour liaison vissée sélectivement variable respectivement avec un orifice fileté correspondant traversant ledit fond de cylindre et avec une partie extrême filetée de ladite broche de butée. 8.- Vérin selon la revendication 7, caractérisé par un chapeau coiffant ou recouvrant la partie extérieure de la douille et de la broche de butée précitées et fixé amoviblement par exemple par liaison vissée avec une partie filetée externe de ladite douille, en venant en contact de jonction étanche avec le fond de cylindre précité