Brevet FR2219902A1 — publié le 19740927

La présente invention se rapporte à un vérin permettant l'applicotion d'une très grande force d'entraînement à une charge qui n'est à déplacer que sur une très courte distance. Bien qu'on ait aéja décrit de nombreux types de vérins, par exemple dans les brevets des Etats-Unis NO 3.706.441 et 1.850.489, de tels dispositifs sont habituellement complexes du fait qu'ils comprennent un très grand nombre de pièces coopérantes, ils nécessitent un actionnement mécanique ou hydraulique, l'espace nécessaire pour leur fonctionnement et leur commande est important. En outre, il n'est pas possible de contrôler avec précision leur mouvement. Dans de nombreux cas nécessitant une force de Levage d'un objet lourd, il est seulement nécessaire de soulever l'objet d'une hauteur extrêmement faible pour l'aligner correctement avec un équipement associé, le mettre de niveau ou supprimer une liaison entre des pièces déPà reliées entre elles. Par exemple, lors de la réparation ou du remplacement d'un palier porteur d'un gros échangeur de chaleur à récupération du type tournant, comportant un rotor qui peut peser plus de 500 tonnes, il suffit que le rotor soit soulevé d'une très petite haut-eur, par exemple de 2,5 à 7t5 mm, pour que la charge ne porte plus sur le palier ancien et que celui-ci puisse être enlevé et remplacé-par un palier neuf. Des vérins de grande capacité qui utilisent un fluide hydraulique pour produire la force de levage peuvent être efficaces mais ils sont complexes et par conséquent coûteux, ils sort lourds, de grandes dimensions et il existe, en ce qui concerne la capacité de tels appareils une limite1 pratique qui est d'environ 200 tonnes de sorte qu'on doit utiliser plusieurs vérins pour soulever une très lourde charge. Des vérins de grande puissance du type mécanique, présentant une capacité équivalente, sont gros et encombrants, ils constituent des dispositifs lourds et nécessitent un espace important pour leur mise en place et-leur commande, de sorte qu'il est difficile de les utiliser dans des endroits où l'espace est limité. L'invention fournit un vérin d'une forme très simple qui peut être utilisé pour déplacer avec précision une très lourde charge sur une très courte distance. le vérin suivant l'invention peut être utilisé pour la manutention de charges dans des cas où le degré extrêmement précis de commande est plus important que la distance déplacée. Enfin le vérin suivant l'invention est d'uneconstruction et d'une fabrication économiques, il ne comporte aucune partie mobile dans sa forme fondamentale et il peut être commodément modifié en dimensions et en profil pour satisfaire aux conditions de limitation de charge et d'espace existantes. Le vérin comprend essentiellement un élément métallique ou non auquel on applique un échauffement prédéterminé pour produire une dilatation thermique permettant de réaliser le mouvement de levage nécessaire. Cet élément métallique est associé à un dispositif permettant de chauffer l'élément de levage à l'aide d'une source de chaleur disponible en vue d'assurer efficacement la dilatation thermique nécessaire de l'élément. En outre,l'invention concerne plusieurs dispositifs permettant de chauffer électriquement le vérin du degré nécessaire0 D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels Fig. 1 est une vue schématique du vérin thermique suivant i' invention, Fig. 2 est une vue en perspective montrant un dispositif à l'aide duquel on peut former une tige de vérin thermiquement expansible à l'aide de plusieurs unités modulaires, Fig. 3 est un schéma montrant une variante de l'invention utilisant un dispositif de chauffage à bobine à induction, Fig. 4 est un schéma d'un vérin thermique agencé de manière à recevoir une unité de chauffage du type "Calrod", Fig. 5 est une vue en élévation latérale d'un vérin qui transforme l'allongement thermique d'une barre métallique en une force normale à celle-ci. Dans le dispositif de la fig. 1, une plaque 12 est agencée de façon que sa surface de base s' appuie sur un support fixe disponible. Ires dimensions et la configuration de la plaque 12 peuvent varier dans de larges limites à condition que ledit support ait une résistance suffisante ainsi que les dimensions minimales nécessaires pour remplir correctement sa fonction de support. Sur la plaque 12 est fixé un élément dilatable verticalement 14 dont les dimensions sont calculées en fonction de ses caractéristiques de résistance à la compression afin que sa section droite lui permette de supporter la charge à soulever. L'élément dilatable 14 peut avoir toutes longueurs prédéterminées appropriées et il peut être formé d'un acier de haute résistance, d'un alliage approprié ou d'une matière céramique à haute résistance telle que celles mises au point récemment, présentant un coefficient de dilatation permettant d'obtenir une dilatation totale d'environ 2,5 à 12,5 mm lors d'un échauffement depuis la température ambiante Jusqu'à une température comprise entre 260 et 4250C. Autour de ltélement dilatable 14 de la fig. 1, il est prévu un dispositif permettant de chauffer l'élément à un degré suffisant pour produire l'allongement désiré compte-tenu du coefficient de dilatation. Le dispositif de chauffage de la fig.1 comprend une bobine de fil de résistance chauffante 16 entourant 11 élément dilatable 14 et reliée à une source appropriée de courant électrique 18. L'intensité du courant électrique passant dans l'élément chauffant 16 et la température résultante de l'élément expansible 14 peuvent être réglées avec précision en agissant sur la résistance variable 22 dans laquelle passe le courant électrique. En conséquence, la température de 1'élément 16 peut- être élevée d'une certaine valeur qui, du fait du coéfficient de dilatation de l'élément 14, produit un allongement fixe de celui-ci. Une panne de l'élément chauffant 16 ou de la source de courant produit seulement une lente contraction du vérin jusqu'au retour à ses dimensions initiales, correspondant à la température ambiante de sorte qu'il ne se produit pas de descente brusque ni de perte du support. lorsqu'on l'utilise en pratique on met le vérin en position et on déplace latéralement le dispositif mécanique de compensation de hauteur 24 dans son encoche 26 jusqu'à ce qu'il s'applique étroitement contre le c8té inférieur de la charge mobile à soulever. On produit ensuite de la chaleur dans la bobine 16 et l'élément expansible est par conséquent chauffé et dilaté jusqu'à sa longueur choisie à l'avance. L'élément expansible 14 peut Ccf fig.2) être formé l'élé- ments successifs 14A,14E,14C pourvus d'un trou taraudé axial 28 et,. à l'autre extrémité, une tige filetée 32tla tige 32 d'un élé- ment 14A pouvant être fixée dans le trou 28 d'un élément voisin 14B, l'ensemble pouvant être réalisé à toute longueur prédéterminée et restant encore essentiellement portatif. Bien qu'on ait représenté le dispositif de chauffage de l'élément expansible 14 de la fig. 1 sous la forme d'une bobine de chauffage par résistance, l'élément expansible 14 peut être chauffé par tous moyens appropriés, bien qu'il soit préférable d'utiliser des moyens électriques de chauffage qui sont plus compacts et plus faciles à commander. La fig. 3 montre une bobine de chauffage à induction 34 assurant un échauffement rapide de l'élément 14 sur lequel est prévue une butée 44. La fig. 4 montre un élément chauffant 36 du type "Calrod" engagé dans une cavité allongée 20 ménagée au centre de l'élément expansible 14 ce qui produit une dilatation uniforme de ce dernier et permet de placer un rev8tement isolant efficace 40 autour de l'élément expansible. L'échauffement de l'élément "Calrod" 36, est réalisé à l'aide des fils d'alimentation en courant 38* l'ensemble formé par le vérin et son dispositif de chauffage est d'une seule pièce, prête pour une utilisation immédiate. Bien que l'élément chauffant "Calrod" ait été représenté sur la fig. 4 comme étant fixé directement sur la pièce de tête 42, cet élément pourrait aussi être incorporé à l'élément expansible 14. le dispositif représenté sur la fig. 5 présente une structure qui permet d'utiliser un élément expansible horizontalement 52 en vue d'effectuer le soulèvement vertical d'une charge donnée. Dans ce dispositif, l'élément expansible 52 est maintenu sur des supports horizontaux appropriés 54 de manière qu'unie de ses ex trémités vienne buter contre un support fixe 56. L'extrémité mobile de l'élément expansible 52 vient buter contre un coin 58A, qui peut coulisser su in second coin 58B, maintenu à son extrémité par un support fixe 62. En conséquence, lorsque l'élément 52 se dilate, le coin 58A est déplacé par rapport au coin 583et la surface supérieure 60 du coin le plus haut qui est en contact avec la charge est relevée proportionnellement. REVENDICATlOIIS 1. Vérin pour exercer une force concentrée sur une charge, caractérisO en ce qu'il comprend un élément actif allongé pourvu d'une extrémité fixe et-d'une extrémité mobile qui entre en contact avec la charge, une source de chaleur et des moyens pour transmettre cette chaleur à l'élément actif entre ses extrémités fixe et mobile afin que ledit élément soit soumis à une dilatation thermique correspondant a son coefficient de dilatation et à l'élévation de sa température ce qui augmente la distance entre ses extrémités et déplace ladite charge. 2. Vérin pour appliquer une force concentrée en un point particulier suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la source de chaleur dudit élément comprend un dispositif de chauffage électrique placé entre les extrémités dudit élément. 3. Vérin suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la source de chaleur comprend un fil électrique résistant qui est enroulé autour dudit élément entre ses extrémités et une source d'énergie électrique reliée au fil de manière que le passage d'un courant électrique dans le fil produise un effet de chauffage dans ledit fil et dans l'élément qui l'entoure afin d'assurer une dilatation thermique dudit élément. 4. Vérin suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une couche de matière thermiquement isolante entourant la source de chaleur chauffant l'élément afin d'empêcher une dissipation de la chaleur vers l'atmosphare ambiante et la diriger vers l'élément actif du vérin. 5. Vérin suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément actif présente une ouverture allongée s'étendant axialement ainsi que des moyens permettant de produire la chaleur à l'intérieur de ladite ouverture. 6. Vérin suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément actif est formé d'unedatière céramique à haute résistance mécanique. 7. Vérin pour appliquer une force concentrée à une charge donnée, caractérisé en ce qu'il comprend un élément actif, une première partie fixe fournissant un appui à une extrémité de l'élément actif, un premier coin prenant appui sur une seconde partie fixe, un second coin venant buter contre l'élément actif allongé et disposé en contact avec le premier coin et des moyens coopérant avec ledit élément actif allongé pour augmenter sa tem- dérayure en vue d'accroitre la distance séparant ses extrémités opposees.