Brevet FR2325446A1 — publié le 19770422

Une presse pour le filage par voie hydrostatique comprend une chambre haute pression délimitée à l'une des extrémités par un porte filière et par une filière et à l'autre extrémités parut poinçon engendrant une pression. la poinçon est poussé dans la chambre haute pression à l'aide du piston principal de la presse. Pendant le filage , la chambre est emplie dlune billette et d'un fluide sous pression et la pression est élevée dans la chambre entre 1000 et isco MPa par l'introduction du poinçon. La chambre doit titre étanche à ses deux extrémités de manière qu'il ne se produise pas de fuite du fluide. la diamètre intérieur du cylindre haute pression de la chambre de pression se dilate d'en virons Z quand la pression est amenée à la valeur nécessaire au filage. la poinçon se dilate suivant un diamètre à l'extérieur du joint de la chambre de pression et se rétrécit suivant un diamètre à l'intérieur de ce joint en raison de la force axiale qui s'exerce ce sur le poinçon et de la pression qui règne à 1' intérieur de la chambre de pression respectivement. La différence de diamètre peut atteindre 0,3 % environ pour la pression de filage. Traditionnellement, on place les joints de la chambre de pression dans les intervalles compris entre la chambre et le poin çon et la filière respectivement. Comme le diamètre de la chanibre et du poinçon, ainsi que celui de la filière changent pendant la mise sous pression et pendant la décompression, ces intervalles augmentent et diminuent. las joints doivent etre aptes à s' accom- -Ireder des variations de la largeur des intervalles et des diamètres. Il est souhaitable que les intervalles soient aussi petits que possible de manière à diminuer la force axiale exercée par le fluide de pression qui tend à faire sortir les joints. Mais la force est si grande que les joints doivent etre munis de supports axiaux particuliers. Si l'intervalle est étroit, ltespace réservé aux éléments d'étanchéité est petit et on se heurte à des difficultés pour obtenir la baisse de pression souhaitée. Une presse à support axial hydraulique pour les joints est décrite au brevet français 1.595.661. Dans les presses à filer par voie hydraulique, on utilise en général des joints à deux bagues métalliques d'étanchéité. Une première bague d'étanchéité a une face extérieure cylindrique d'étanchéité appliquée sur la face intérieure du cylindre haute pression et a une face d'extrémité appuyée avec étanchéité sur un porte-joint > tandis qu'une second bague d'étachéité ayant une face intérieure cylindrique d'étanchéité est appliquée avec étanchéité sur le poinçon ou sur une filière respectivement ou sur un porte filière. En outre, on utilise habituellement des joints en matière élastique qui fournissent une étanchéité initiale au début de l'élévation de la pression.Quand il règne une pression élevée dans la chambre de pression, le fluide presse les bagues d'étanchéité avec une grande force suivant la direction radiale sur le cylindre haute pression et sur le poinçon et la filière ou son support respectivement et axialement sur le porte joint si bien que l'étanchéité est obtenue. Des joints de ce type nécessitent un intervalle d'au moins cinq millimètres environ. Ceci signifie que l'épaisseur des bagues n'est que de 2,5 millimètres environ. Ces bagues doivent titre fabriquées avec une grande précision qui les rend sensible à toute contrainte mécanique. L'invention vise un procédé pour obtenir une étanchéité entre les éléments d'une chambre de pression dans une presse à filer par voie hydrostatique. la coin intérieur du cylindre de la chambre de pression est biseauté suivant des faces d'étanchéité inclinées, de préférence coniques. Une filière ou un porte filière et/ou une bague d'6tanchéité entourant un poinçon engendrant-de la pressionet s'engageant dans la chambre de pression est pourvue de faces d'étanchéité inclinées conjuguées des faces d'étanchéité du cylindre haute pression.Un porte joint à l'extrémité du cylindre haute pression munie du poinçon est sollicité par une berce gr ce à laquelle les éléments de la chambre de pression sont maintenus ensemble de sorte que la pression requise pour l'étanchéité est obtenue entre les scies d'étanchéité. Grace à l'invention, on diminue le nombre d'éléments d'étanchéité et de surfaces d'étanchéité et la pression est donc moins sensible aux variations de fabrication de montage et de fonctionnement. Le joint suivant l'invention permet d'utiliser une plus grande partie du volume de la chambre de pression. Dans les agencements d'étanchéité antérieurs5 le diamètre de la billette était limité par les bagues d'étanchéité et par le jeu nécessaire pour Outre absolument sflr que la billette ne vienne pas en contact avec les bagues d'étanchéité et ne les endommage lorsqu'elle est engagée. On peut maintenant utiliser des billettes qui remplissent presque complètement le cylindre haute pression de la chambre de pression. Le jeu entre la billette et la paroi peut titre très faible puisqu'un contact entre la billette et la paroi au moment où elle est engagée ntentratne aucun dommage pouvant nuire au fonctionnement. Les forces s'exerçant sur les faces d'étanchéité du manchon créent une composante axiale qui a un effet favorable sur la résistance mécanique du manchon. Aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple La figure 1 est un schéma vu en coupe d'une chambre de pression. las figures 2 à 4 sont des vues en coupe de ltextrémité de la chambre de pression où se trouve la filière correspondant à diverses variantes de l'invention, et las figures 5 et 6 représentent la chambre de pression du ctté de l'extrémité du poinçon avec mise en oeuvre de variantes du joint entre le poinçon et le cylindre haute pression. On trouvera une description plus détaillée de presses filer par voie hydrostatique auxquelles l'invention peut s'appliquer ainsi que leurs modes de fonctionnement, par exemple aux brevets français 1.585.274, 71-15.529 et 1.595.661. Aux figures, 1 désigne un espace de travail dans la chambre de pression qui, pendant le filage, est empli d'un fluide de pression. La chambre de pression comprend un cylindre 3 haute pression qui est constitué d'un tube 4 intérieur dénommé "manchon'f et d'un tube 5 extérieur précontraint pouvant affecter la forme d'une enveloppe frettée . L'une des extrémités de l'espace I de la chambre de pression est définie par un poinçon 6 engendrant de la pression qui pénètre dans le cylindre haute pression, tandis que l'autre extrémité de l'espace 1 est défini par un porte-filière ou par une filière. Dans la variante de la figure 1, l'es- pace 1 est défini par le porte-filière 7 qui supporte une filière 8. Une billette 9 est engagée dans la chambre de pression. las coins intérieurs du manchon 4 du cylindre haute pression sont biseautés de manière à former des faces Il et 12 coniques d'étanchéité. Le porte-filière 7 est pourvu d'une face 13 conique d'étanchéité coopérant avec la face 11 d'étanchéité. Une bague 14 d'étanchéité comprend une première face 15 conique d'étanchéité conjuguée de la face 12 d'étanchéité du manchon et une seconde face 16 cylindrique d'étanchéité conjuguée de la face cylindrique du poinçon 6. La bague 14 d'étanthéité est engagée dans un anneau 17 porteur qui est relié à laide de tiges 18 à des vérins qui ne sont pas repré sentes. las forces F2 sont proportionnelles à la force F1 et donc proportionnelles à la pression du fluide de pression qui se trouve dans l'espace 1. Grue aux forces F2, les parties constitutives de la chambre de pression sont maintenues ensemble pendant le filage et la pression de contact requise pour l'étanchéité est obtenue entre les faces ll et 13 d'une part et 12 et 15 d'autre part d'étanchéité.Comme les forces F2 sont crées pardes vérins 18 hydrauliques, le déplacement axial nécessaire du joint 14 et du cylindre 3 haute pression est obtenu quand ce cylindre 3 se dilate pendant que la pression s'élève dans l'espace 1. En prévoyant les faces ll et 12 d'étanchéité sur le manchon, et les faces 13 et 15 d'étanchéité sur la filière 7 et sur la bague 14 d'étanchéité respectivement suivant des angles coniques quelque peu différents, il est possible de faire varier la pression entre les parties intérieures et extérieures des faces d'étanchéité. A la figure 2, la presse comprend un porte filière 20 consistant en un corps 21 et en un plateau 22 portant la filière 8. la plateau 22 est fixé au corps 21 par un anneau 23 de retenue et par des boulons 24. Dans le plateau 22 est pratiqué un évidement 25 à arpète 26 annulaire ayant une section droite à peu près triangulaire. la filière est centrée par cette arête et bute sur le fond 27 de l'évidement 25 avec étanchéité. La face 28 extérieure conique de l'arête forme une face d'étanchéité conjuguée de la face 11 d'étanchéité prévue aux coins du manchon 4. Entre le plateau 22 et l'anneau 23, est ménagé un jeu 29 radial qui permet un déplacement radial limité du plateau 22 par rapport au corps 21. Quand le cylindre 3 et le porte-filière 20 sont réunis, le plateau 22 peut se centrer de lui-nme sans aucun obstacle par rapport au cylindre 3. A la figure 3, le plateau 22 est muni d'une ouverture 31 relativement grande. La partie 8a extérieure de la filière pénètre, avec jeu en raison de son diamètre vers le bas dans 11 ouverture. La face 32 annulaire de la filière 8 est en contact avec la face 27 du plateau 22. La face 33 d'extrémité de la partie 8a de la filière est en contact avec laface 34 de la partie 21 de la filière. Des bagues 35 d'usure sont disposées alxcoirsdu manchon et forment la face 11 d'étanchéité qui coopère avec la face 28. Avantageusement, la filière est une filière en deux parties, le plan de séparation étant au niveau de la face n. A la figure 4, la filière bute avec étanchéité sur le manchon 4 du cylindre 3 haute pression. La filière 40 comprend un tronçon 41 de plus petit diamètre que le manchon et qui pénètre dans celui-cS et un épanouissement 42 de plus grand diamètre que le manchon 4. Entre le tronçon 41 et le socle 42 est prévu un congé 43 conique qui forme une face d'étanchéité conjuguée de la face Il d'étanchéité de la bague 35 aux coins du manchon. Dans cette variante, le manchon 4 présente une face 44 d'extrémité inclinée en vue de diminuer les tensions qui s'exercent sur les extrémités du manchon. la dispositif d'étanchéité suivant l'invention augmente les possibilites de donner à la face d'extrémité du manchon un angle d'inclinaison convenable. La filière repose sur un porte-filière 45. A la figure 5, le joint comprend une bague 51 d'étanchéité du coté -du -cylindre 3 haute pression où se trouve le poinçon, cette bague 51 d'étanchéité étant munie d'une bague 52 d'usure en une matière convenable. La bague 51 d'étanchéité et celle 52 d'usure forment ensemble une face 53 conique d'étanchéité conjuguée de la face 54 conique d'étanchéité de la bague 55 appliquée as coins du manchon 4. La face 56 intérieure de la bague 52 d'étanchéité bute sur le poinçon 6 avec étanchéité. Comme le montre la figure 6, une fente annulaire GU un certain nombre de cavités 57 qui peuvent communiquer avec l'espace ll de la chambre de pression par l'inter mediaire d'un ou de plusieurs canaux 58 est pratiquée dans la bague 52.On peut ainsi dans une certaine mesure régler la force de contact sur le poinçon et on obtient une lubrification des faces de glissement. las canaux 58 ont des sections droites si petites qu'une perte de charge très grande est obtenue s 'il se produit une fuite entre la fente 58 et l'intervalle 59. Quand le porte-joint 15 et la bague 51 d'étanchéité et la bague 52 d'usure sont poussés par des vérins dans la direction du cylindre 3 haute pression, la pression de contact nécessaire pour l'étanchéité est obtenue entre Les faces 53 et 54 coniques d'étanchéité. En meme temps, on obtient une composante de force radiale qui permet de diminuer le diamètre de la partie la plus intérieure des bagues 51 et 52 de manière que l'on obtient un contact d'étanchéité entre la bague 52 et le poinçon 6. las faces 11, 12, 13, 15, 26, 28, 43 et 54 inclinées d'étanchéité peuvent titre revêtues d'une couche de matière tendre par rapport à la matière de base qui les constitue. Cette matière de base qui est habituellement: de l'acier pour outils ou du bronze est revécue par exemple d'une mince couche de cuivre ou d'un autre métal relativement tendre. De préférence, les faces inclinées d'étanchéité affectent la forme de zones sphériques. REVENDICATIONS 1 - Presse à filer par voie hydrostatique comprenant une chambre de pression ayant un cylindra haute pression, une filière et un porte-filière, un poinçon engendrant de la pression pouvant pénètrer dans le cylindre, un porte-joint et des éléments pcursoli- dariserced nier, le cylindre haute pression et la filière ou le porte-filière pendant le filage, caractérisée en ce que l'un des coins intérieurs du cylindre(3)haute pression est biseauté et forme une face (Il, 12, 54) d'étanchéité s'inclinant vers la ligne centrale du cylindre haute pression et une bague gel4, 51) entourant la filière(42)ou le porte-filière (7, 20) et/ou le poinçon (6) présente des faces (13, 15, 26, 28, 43, 53) inclinées d'étanchéité conjuguées de faces (11, 12, 54) inclinées d'étanchéité ménagées aux coins (3) du cylindre haute pression. 2 - Presse suivant-la revendication 1, caractérisée en ce que pendant le filage les faces inclinées d'étanchéité sont pressées l'une contre 11 autre par l'élément qui exerce une fcrce de sorte que la pression de contact entre les faces d'étanchéité dépasse la pression qui règne dans la chambre. 3 - Presse suivant les revendications 1 et 2 prises ensemble, caractérisée en ce que les faces inclinées d'étanchéité affectent la forme de zones sphériques. 4 - Presse suivant la revendication 1 > caractérisée en ce que un ou plusieurs éléments d'étanchéité peuvent etre ménagée dans les faces d'étanchéité de la filière ou du porte filière. 5 - Presse suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le porte-filière(20)est constitué d'un plateau(22)à face(28) conique d'étanchéité conjuguée de la face(ll)d'étanchéité aux ccins intérieurs du cylindre (3) haute pression. 6 - Presse suivant la revendication 5, caractérisée en ce que le plateau peut se mouvoir d'une manière limitée radialement et il peut se centrer de lui-m & e sur l'une des faces inclinées d'étanchéité du cylindre haute pression. 7 - Presse suivait la revendication 5, caractérisée en ce que le porte-filière présente une ouverture(3 ayant une dimension telle qu'un jeu est obtenu entreltonarture(31) et une partie (8a) de la filière pénétrant vers le bas dans 1" uverture. 8 - Presse suivant la revendication 1, caractérisée ence que le poinçon (6) de la presse est entouré d'une bague (14, 51) d'étanchéité présentant une première face (15, 53) conique d'étan chéité conjuguée de la face (12, 54) d'étanchéité prévue aux coins intérieurs du cylindre haute pression, et une seconde face (16,56) d'étanchéité appliquée sur le piston (6). 9 - Presse suivant la revendication 8, caractérisée en ce que la bague (14, 51) d'étanchéité est disposée de manière à pouvoir se mouvoir radialement d'une manière limitée et elle peut se centrer d'elle-mEme sur l'une des faces inclinées d'étanchéité du cylindre haute pression. 10 - Presse suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la bague d'étanchéité est constituée de deux ou plusieurs éléments. il - Presse suivant la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce que la bague (14, 51) d'étanchéité est portée par un porte bague (17) qui, pendant que l'élément exerce une force de pression, subit une force axiale dans la direction du cylindre (3) haute pression, les faces d'étanchéité étant,pendant le filage, pressées sur ce cylindre et sur le poinçon respectivement par l'élément avec une force qui dépasse la pression qui règne dans la chambre de pres s ion. 12 - Presse suivant la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce que la face (16, 56) d'étanchéité de la bague d'étanchéité qui fait face au poinçon est munie de cavités ou de fentes (57) en communication avec la chambre (1) de pression. 13 - Presse suivant la revendication 1, caractérisée en ce que des bagues (35, 55) formant les faces (11, 54) inclinées d'étanchéité, sont insérées aux coins intérieurs du cylindre (3) haute pression. 14 - Presse suivant la revendication 13, caractérisée en ce que les bagues s'appliquent avec étanchéité sur le cylindre haute pression en étant pressees par l'élément sur ce cylindre avec une pression qui dépasse celle qui règne dans la chambre de pression. 15 - Presse suivant la revendication 13, caractérisée en ce que les bagues sont composées de deux ou plusieurs éléments. 16 - Presse suivant la revendication 1 ou 15, caractérisée en ce que l'un au moins des éléments est constitué de manière qu'il puisse se déformer plastiquement lorsque la pression qui s'exerce sur lui dépasse la pression normale de travail la plus élevée dans la chambre de pression ou la pression qu'exerce ledit élément exer çant une force, ce qui permet d'obtenir une protection pour les autres parties de la presse.