Brevet FR2229876A1 — publié le 19741213

Cette invention concerne un ensemble combiné de pistons et de cylindre utilisable en premier lieu en combinaison avec les machines de soudage à résistance électrique dans lesquelles une pression élevée est nécessaire sur l'électrode avec une courte course. Ces conditions de travail se rencontrent à propos d'une opérationindus- trielle de perçage, de façonnage, de rivetage, de cramponnage et d'enserrage de divers pièces mécaniques. Le but essentiel de ltinvention est de créer, en vue de son application à la technique intéressée, un cylindre de faibles dimensions capable de faire face aux exigences sus-indiquées en remplaçant ainsi un cylindre de pressurisation de grandes dimensions et fonctionnant sous une haute pression qui serait autrement nécessaire0 les avantages sus-indiqués et divers autres encore qui déco- lent à l'évidence de la suite de cette description sont obtenus grâce à l'invention en prévoyant un nouveau mécanisme perfectionné d'intensification de la pression consistant en deux pistons séparés mobiles dans un seul cylindre, un de ces pistons appliquant la pression à 13électrode tandis que l'autre piston intensifie la pression en appliquant une pression supplémentaire au premier piston mentionné. Ainsi, conformément à l'invention, on peut réaliser un ensemble de deux pistons et d'un cylindre d'intensification de la pression, ce cylindre renfermant un piston supérieur d'intensification de la pression et une tige de piston sur laquelle agit une pression de fluide, un piston intérieur et une tige de piston qui subit l'action d'une pression de fluide hydraulique, cette pression étant fournie par l'action de la tige de piston d'intensification -de la pression sur le fluide hydraulique entièrement logé dans une chambre aménagée au-dessus et partiellement à l'intérieur du piston inférieur et de la tige de piston, des moyens étant prévus pour appliquer et refaire le plein du fluide hydraulique dans la chambre recevant ce fluide afin diy maintenir constante la quantité de fluide qui s'y trouve. Un mode de réalisation de l'ensemble que prévoit l'invention est décrit ci-après en regard du dessin schématique annexé qui est une vue en coupe longitudinale partielle de cet ensembles Comme représenté, il est prévu un cylindre 1 dont l'extrémité supérieure est obturée par un bouchon 2 et l'extrémité inférieure par un bouchon 4. A l'intérieur, ce cylindre 1 est divisé en deux compartiments : un compartiment supérieur 5 et un compartiment inférieur 6 au moyen d'un bouchon 3. le bouchon supérieur 2 est muni d'un orifice d'entrée 7 placé centralement à travers lequel de l'air comprimé est envoyé de façon à agir sur un piston supérieur 8 logé dans le compartiment 5. Ce piston 8 est appelé ici le "piston d'intensification". Il est également muni d1un joint ou segment d'étanchéité annulaire 9 et d'une tige de piston 10, cette tige pénétrant en partie dans le bouchon 3 en passant à frottement doux dans un trou pratiqué dedans Des joints ou segments d'étanchéité annulaire il sont prévus dans le bouchon 3 pour isoler hermétiquement la tige de piston 10 de ce bouchon afin d'éviter toute fuite. Orifice d'entrée 12 du fluide hydraulique traverse la paroi du cylindre 1 et débouche dans le bouchon 3 pour se terminer par une petite chambre 13 qui alimente à son tour en fluide hydraulique une chambre 19; celle-ci, qui est de forme cylindrique,est aménagée dans un piston 14 et dans sa tige 16; elle mesure un diamètre permettant un mouvement à frottement doux par rapport à la tige de piston 10.. Un tuyau 20 qui part de la source de fluide hydraulique pressurisée aboutit à l'orifice d'entrée î2. Un orifice d'entrée d'air 21 permet l'admission d'air comprimé nécessaire à la course de retour du piston 8. Un orifice d'entrée analogue 22 permet l'admission d'air comprimé pour la course de retour du piston 140 Le cylindre 1 qui est commandé par un distributeur standard à quatre voies (non représenté) fonctionne de la manière suivante :le fluide hydraulique sous pression est envoyé dans la chambre 13 où il agit sur.le piston 14 pour établir le contact et appliquer la pression avec métal qu'il sragit de souder par sa tige de piston 16.Après que le contact a été établi, de l'air comprimé est envoyé par l'orifice d'entrée 7 en refoulant le piston 8 d'intensification de pression pour l'obliger à se déplacer de haut en bas vers le piston 14 de telle sorte que la tige de piston 10 obture la chambre 19 et applique une pression au fluide hydraulique contenu dedans en ajoutant une pression supplémentaire au point de soudage. les calculs suivants destinés à vérifier les résultats susindiqués sont mentionnés simplement à titre d'exemples et sans outils limitent la portee de l'invention en ce qui concerne les dimensions qui doivent entre prévues pour la solution industrielle du problème. Quand le piston dtintensification de la pression avance, la chambre à fluide hydraulique est obturée, après quoi la pression interne est augmentée en raison directe de la formule suivante : Surface du piston d'intensification x surface du piston inférieur Surface de la tige de piston d'intensification Si l'on suppose que le diamètre du piston intensificateur est d'environ 49,2 mm, la surface du piston d'intensification est d'environ 19,1 cm2 Si l'on suppose que le diamètre du piston inférieur est d'environ 50,8 mm, la surface du piston inférieur est égale à environ 20,3 cm Si l'on suppose que le diamètre de la tige du piston intensificateur est d'environ 19 mm, la surface de la tige de ce piston est égale à environ 2,85 cm20 Si l'on suppose que l'alimentation en air comprimé s'effectue à environ 7,03 tg/cm, la substitution des chiffres de la formule sus-dite donne comme pression résultante au point de soudage la valeur La longueur de la course de pression élevée est en raison directe de la course du piston d'intensification après que la chambre contenant le fluide hydraulique a été obturée, divisée par le résultat de l'expression :: Surface du piston inférieur ~ 20.3 = Surface de la tige- du piston intensificateur = 2,85 - 7t Si l'on suppose une course correspondant à environ 38,1 mzl après que la chambre à fluide est obturée, la longueur de la course à haute pression serait égale à Le retour des deux pistons à leur position de départ est ass-urés plus ou moins par une installation standard comprenant une valve à air à quatre voies en combinaison avec une valve de temporisation qui épuiserait le contenu de la chambre au-dessus du piston intensificateur et du cylindre 19. En dehors de l'avantage résultant des faibles dimensions physiques de l'ensemble mécanique que prévoit l'invention, de la suppression de conduits d'air comprimé à pression très élevée et de la réduction qui en est la conséquence de l'équipement de commande et de son entretien, d'autres avantages sont obtenus grace à l'invention comme indiqué ci-après : a) la pression de contact initial faible de l'électrode par comparaison avec sa pression finale élevée tend à réduire considé- rablement l'endommagement causé par le phénomène connu sous le nom de "champignonnage". b) la faible valeur de la friction dlétanchéisation due à la conception particulière de l'ensemble prévu par l'invention permet une très grande vitesse d'application de pression. c) tant donné que le fluide hydraulique fait initialement avancer la tige de piston jusqu'au point de contact, la totalité de la course à haute pression utilisable est-dis onible pour n'importe quelle position dans la limite de la course de la tige0 d) Des conduits à haute pression sont supprimés grâce à l'emploi de l'ensemble que prévoit l'invention; les dangers qui sont caractéristiques d'une pareille installation sont ainsi supprimés, ce qui fait que l'invention apporte un facteur de sécurité très valable pour le fonctionnement personnel à l'aidé d'un équipement de soudage à pression élevée ou voisine d'une pression élevée les détails de réalisation peuvent être modifiés, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques. REVE Nfl i a A I ONS 1.- Ensemble de pistons et de cylindre d'intensification de pression applicable notamment à une machine de soudage électrique, ce cylindre renfermant un piston intensificateur à pression élevée et une tige de piston sur laquelle agit une pression de fluide, un piston inférieur et une tige de piston sur laquelle agit une pression de fluide hydraulique, caractérisé en ce que cette pression est fournie par l'action de la tige du piston dtintensification de la pression sur un fluide hydraulique totalement contenu dans une chambre aménagée au-dessus et partiellement à l'intérieur du piston inférieur et de la tige de piston, des moyens étant prévus pour fournir et refaire le plein du fluide hydraulique dans cette chambre contenant ce fluide afin de maintenir constante la quantité de fluide qui s'y trouve, 20- Ensemble de pistons et de cylindre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le piston d'intensification de la pression subit l'action d'air comprimé afin d'assurer une réponse instantanée du cylindre lors des opérations de soudage. 3o- Ensemble de pistons et de cylindre d'intensification à pression hydraulique et à pression pneumatique combinées suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un corps cylindrique dont une extrémité est obturée par un bouchon terminal fixe muni d'un orifice dtadmission de fluide hydraulique et dtair comprimé, un piston d'intensification de la pression pourvu d'un joint annulaire autour de sa périphérie et d'une tige de piston centrale placée au-dessous de ce bouchon fixe, un bouchon fixe monté à l'intérieur du corps du cylindre et espacé de ce bouchon terminal traversé par un trou central livrant passage àa tige du piston d'intensification et muni dfun orifice d'entrée de fluide hydraulique qui fait arriver ce fluide à une chambre totalement fermée aménagée dans le corps cylindrique et une entrée d'air comprimé assurant la pression à la course de retour du piston d'intensification, un second piston placé audessous du bouchon intérieur et pourvu d'un joint annulaire entourant sa périphérie et d'une tige de piston placée centralement qui s'étend à ltextérieur de ce corps cylindrique, un bouchon fixe prévu à l'autre extrémité de ce cylindre et-muni d'un trou centrallivrant passage à la seconde tige du piston, des joints étanches annulaires entourant la périphérie de ce bouchon et l'intérieur de ce trou, une chambre à fluide hydraulique aménagée au-dessus du second piston et pénétrant partiellement dedans, cette chambre étant capable d'être totalement obturée par le mouvement de descente de la tige du piston d'intensification de telle sorte que les pressions combinées de l'air comprimé ou du fluide hydraulique sur le piston d'intensification et le fluide hydraulique agissant sur le second piston deviennent la pression de ce cylindre, une entrée d'air comprimé étant prévue dans la paroi de ce cylindre pour assurer la pression nécessaire à la course de retour du second piston0 4.- Ensemble de pistons et de cylindre suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le piston d'intensification de la pression subit l'action exclusive d'air comprimé afin d'assurer une réponse instantanée de ce cylindre lors d'opérations de soudage.