Brevet FR2396222A1 — publié le 19790126

La présente invention concerne un perfectionnement apporté aux dispositifs à tiroir, du type comportant des joints, notamment toriques, et qui sont soumis à de brusques variations de pression. Il en est ainsi, en particulier, lors des échappements où la variation de pression peut atteindre 100 ou 200 bars voire mme davantage Habituellement, ces dispositifs à tiroir comportent des fentes ou des canaux par où s'écoule le fluide dont la pression est soumise à une brusque variation. Un tel agencement provoque immanquablement une détérioration puis une destruction des joints utilisés ; en effet, les dispositifs à tiroir selon l'invention comprennent un piston se déplaçant dans un cylindre actionné par un fluide sous pression, ledit piston comportant un ou plusieurs joints, notamment toriques, et ledit cylindre étant muni de passages tels que les fentes ou canaux précités. Dans cette hypothèse, lorsque le joint passe davant une fente ou un canal, il tend à fluer dans le passage qui lui est proposé, et éclate à plus ou moins brève échéance. Une solution a consisté à réduire les dimensions desdits passages ; cette solution s'est révélée inefficace puisqu'un joint torique de 3mu arrive à passer dans des fentes de 2 ou 3 1/10 mm lorsque la variation de pression du fluide atteint 100 bars, cette dernière valeur étant tout à fait fréquente. Une autre solution a consisté à prévoir des échappements se faisant non plus à l'aide de passages débouchant sur le côté du piston, le plus souvent perpendiculairement par rapport à son axe longitudinal, mais à l'aide d'un passage tronconique dont l'axe longitudinal est celui du piston et dont la petite base, circulaire et tournée vers le piston, a un diamètre qui correspond sensiblement à celui du piston. Ainsi l'échappement n'est pas aussi brutal I que précédemment puisque le passage a la forme d'une couronne dont la largeur s'élargit au fur et à mesure que le piston progresse dans le tronc de c8ne de l'échappement. Toutefois dans ce cas, il a été remarqué que le joint, tori- que, avait tendance à"coller"à la paroi tronconique, d'où un agrandissement de son diamètre puis une destruction dudit joint. Le perfectionnement faisant l'objet de la présente invention pallie cet inconvénient majenr, puisqu'il permet une longévite accrue des divers joints qui n'ont plus tendance à se détruire. De façon-plus précise, le dispositif à tiroir selon la présente inven- tion, du type comprenant notamment un cylindre dans lequel se déplace un piston mobile entre deux positions extrmes, actionné par un fluide sous pression, ledit-piston étant muni d'au moins un joint, en particulier torique permettant audit fluide d'avoir une haute pression dans une position extrme dudit piston, et une basse pression dans l'autre position extrme, où le rapport entre ces deux pressions est par exemple de l'ordre de 100 au moins, et où un passage est prévu permettant audit fluide de s'écouler de fagon à ce que ledit fluide parte de ladite haute pression et arrive à ladite basse pression est notamment remarquable en ce que ledit passage consiste en au moins une bague à l'inté- rieur de laquelle coulisse le ou lesdits joints et dont le diamètre interne est sensiblement celui dudit piston, ladite bague étant réalisée en une matière poreuse. Dans un mode préférentiel de réalisation, ladite matière est un métal ou un alliage métallique. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux à la lecture de la description qui va suivre faite en regard des figures données à titre indicatif et nullement limitatif parmi lesquelles : -la figure 1 illustre schématiquement en coupe longitudinale un dispositif à tiroir traditionnel, -la figure 2 illustre en coupe longitudinale un autre dispositif où se produit le mme phénomène que celui de la figure 1, -la figure 3 représente schématiquement en coupe longitudinale le perfectionnement selon la présente invention -les figures 4a, 4b, 4c illustrent en coupe longitudinale trois variantes de réalisation de la bague utilisée dans ledit perfectionnement, -la figure 4'a représente en coupe transversale la bague de la figure 4 a -la figure 5 est une coupe longitudinale du dispositif selon l'invention associé à un échappement et comportant une seule bague en matière poreuse -la figure 6 est une coupe longitudinale du dispositif selon l'invention dans une autre application -la figure 7 est une coupe longitudinale d'une variante du dispositif illustré à la figure 6, et -la figure 8 est une coupe longitudinale d'un autre dispositif selon l'inven- tion. Il convient de noter dès à présent que dans les figures 1 à 3 et 5 à 8,"P""désigne la source de haute pression, la flèche étant toujours dirigée dans le sens de la zone de haute pression à celle de faible pression. En outre, dans les figures 1 à 3 et 5 à S, la moitié supérieure de chaque figure correspond à une position du piston, et la moitié inférieure correspond à une autre position dudit piston, ces positions étant, dans le cas des figures 5 à 8 les positions extrmes dudit piston. Référence étant maintenant faite à la figure 1 où le dispositif f à tiroir est sommairement représenté par un cylindre 1 dans lequel se déplace un piston 2 muni d'un joint 3, éventuellement torique, un passage 4 permet au fluide de s'écouler passant d'une haute pression P à une pression plus faible. Dans la moitié supérieure de cette figure, en raison de la position du piston 2 et du joint SJ la zone de haute pression est isolée de la zone de plus faible pression grâce audit joint 3. Lorsque, moitié inférieure de la figure 1, le joint 3 arrive en regard du passage 4J ledit joint est aspiré dans ledit passage ; cela est dû au rapport important qui existe entre les valeurs des haute et faible pressions, ledit rapport étant communément de l'ordre de 100 voire mme davantage. Bien évidemment, le joint 3 finit par se détruire en éclatant. Ce phénomène d'aspiration est également représenté à la figure 2, où l'on voit à l'intérieur du cylindre 1'comprenant un épaulement 5t un piston 2'dont l'extrémité 6 forme clapet, l'étanchéité étant notamment réalisée à l'aide du joint 3' ; là encore ce dernier a tendance à se déformer puis à se détruire lorsque l'extrémité 6 s'écarte de l'épaulement 5 (moitié inférieure de la figure 2). Dans un cas comme dans l'autre, on aboutit donc très rapidement à la destruction du joint, et ce d'autant plus que le rapport entre les valeurs des haute et faible pressions est élevé. Il en va tout autrement, figure 3, si le dispositif à tiroir est muni du perfectionnement selon l'invention où le passage permettant au fluide de s'écouler et étant habituellement une fente ou un canal, est constitué d'une bague 7 dont le diamètre interne est égal à celui du cylindre 1"et est donc sensiblement égal à celui du piston 2 qui est par ailleurs muni d'un joint 3 ; cette bague 7, qui est située dans un décrochement 8 du cylindre 1" est réalisée en une matière poreuse. A titre indicatif cette dernière peut consister en un métal ou alliage métallique tel que le bronze, ou l'acier inoxydable ; grâce à cet agencement, lorsqu'au cours de son déplacement le joint 3 du piston arrive en regard de la bague en matière poreuse, le fluide sous pression diffuse au travers de ladite bague poreuse, la porosité étant suffisante pour arrivera cette diffusion, mais les pores étant de trop faibles dimensions pour que le joint puisse se glisser dedans. Il est bien entendu qu'au lieu d'insérer la bague poreuse dans le cylindre et de munir le piston d'un joint, on pourrait pratiquer autrement en munissant le cylindre d'un joint, et en insérant ladite bague dans ledit piston. En fait, l'essentiel est de prévoir un passage pour le fluide s'écoulant, qui soit réalisé en une masse poreuse sur laquelle coulisse le joint d'étanchéi- té, la position du joint par rapport à ladite masse poreuse déterminant louverture ou la fermeture dudit passage. La bague poreuse peut tre pleine, ou bien présenter des canaux longitudinaux (figure 4a et 4'a), des rainures radiales (figure 4b), ou des rainures longitudinales (figure 4c) ; ces configurations sont choisies pour limiter des pertes de charge à l'intérieur de la masse poreuse. Il est également possible de jouer sur la porosité mme de la bague pour réduire lesdites pertes de charge. Toutefois, les configurations illustrées dans les figures 4a à 4c se sont révélées tout à fait valables, puisqu'elles aboutissent à des bagues qui conservent une résistance mécanique suffisante tout en offrant une surface de passage agrandie et un parcours bref du fluide qui s'écoule à travers la masse poreuse ; ces configurations sont utilisées seules ou en combinaison. Les figures 5 à 8 illustrent diverses variantes de dispositifs à tiroir ou entre le perfectionnement selon la présente invention. C'est ainsi que la figure 5 illustre un clapet anti-retour, notam- ment utilisable sous pression très élevée. Le dispositif à tiroir illustré, comporte un cylindre 9 dans lequel coulisse un piston 10 dont la tte 11 est disposée en regard de la zone à haute pression P ; ce dispositif est associé à un système d'échappement connu en soi, et qui est du type à ressort taré, ledit système étant globalement référencé 12. Dans la position illustrée dans la a moitié supérieure de la figure 5, le joint 13 dont est muni le piston 10 est situé entre la bague poreuse 14 insérée dans le cylindre 9, et la chambre 15 dans laquelle se déplace la tte 11 du piston 10 ; cette position est la position extrme dans laquelle la pression P est inférieure à la force exercée par le ressort taré du système d'échappement 12. Dans l'autre position extrme représentée dans la moitié inférieure de ladite figure 5, la tte 11 s'est déplacée dans la chambre 15 qui est maintenant en communication avec la zone de faible pression U, puisque le joint 13 étant en regard de la bague 14, le fluide peut diffuser à travers ladite bague, sans que le joint 13 soit endommage. Dans les figures 6 et 7, le dispositif à tiroir est toujours associé à un système d'échappement du type à ressort taré. Toutefois, dans ce cas on prévoit en plus dans le cylindre 16 une prise 17 permettant l'adaptation d'un appareil, tel qu'un manomètre, non représenté ici. L'avantage de cet agencement est qu'il permet, outre la protection du joint 13, une protection dudit appareil, surtout si celui-ci est destiné à des mesures sur une plage de pression déterminée, dans un circuit fonctionnant à des pressions très variables. Comme cela apparaît dans les figures 6 et 7, il nty a qu'une seule bague poreuse 14, insérée dans le cylindre 16, mais le piston 10 est muni de deux joints 13. En ce qui concerne la figure 6, la disposition des divers éléments est telle que dans la position extrme du piston ou la tension du ressort taré du système d'échappement 12 est supérieure à la-pression P, la bague poreuse 14 et la prise 17 de l'appareil sont situées entre les joints 13, la bague poreuse 14 étant du coté de la chambre 15 dans laquelle se déplace la tte 11 du piston 10. Le joint 13 situé du côté du système 12 isole en permanence, quelle que soit la position du piston 10, ledit système 12 et ladite prise 17. Par suite, le dispositif illustré dans cette figure 6 gardera en mémoire la montée en pres- sion, puisque dans l'autre position extrme du piston 10 (pression P supérieu- re à la tension du ressort taré du système 12), ladite prise 17 sera isolée à la fois de la chambre 15 et du système d'échappement 12. Dans cette hypothèse, la bague 14 est essentiellement utile dans le cas où la pression P chute brutalement. Dans la réalisation illustrée à la figure 7, la disposition des éléments est différente ; en effet, dans la position extrme du piston où P est inférieure à la tension du ressort taré du système d'échappement 12, la prise 17 est située entre lesdits deux joints 13 et la bague 14 est à l'exté- rieur de l'espace séparant lesdits deux joints 13 et du côté du système d'échappement 12. Dans l'autre position extrme, ladite prise 17 est toujours entre les deux joints 13, mais le joint 13 situé du côté du système d'échap- pement 12 se trouve en regard de la bague poreuse 14 ; dans cette dernière position, c'est-à-dire lorsque la pression P dépasse une valeur déterminée (tension du ressort taré), le circuit récepteur adapté à la prise 17 est déchargé, c'est-à-dire qu'il est mis à la pression D. Le dispositif à tiroir représenté à la figure 8 et qui comprend toujours le perfectionnement selon l'invention puisque le passage du fluide se fait à l'aide de masses poreuses, se distingue des dispositifs illustrés dans les figures 5 à 7 en ce qu'il comprend deux bagues poreuses 18 insérées dans un cylindre 19 dans lequel se déplace le piston 20 muni de deux joints 21 et 22. Le cylindre 19 comprend en outre une prise de pression élevée P1 disposée entre les bagues 18 ainsi que deux départs de circuits Ul et U2 disposés en vis à vis des bagues 18 et deux prises de pression Pg et Pd ; ces pressions Pg et Pd, suivant leur importance relative provoquent le déplacement du piston 20 dans l'une ou l'autre des positions extrmes illustrées dans cette figure 8= Dans la moitié supérieure de cettefigure, Pg est supérieure à Pd et le joint 21 est en regard. de la bague 18 située en vis à vis du cir- cuit U2 ; de cette façon la pression PI est envoyée dans le circuit U2, le joint 22 isolant le circuit Ul. La solution est inverse dans la moitié infé- rieure de la figure 8. De toute façon, quelle que soit la position du piston, la prise PI est toujours située entre les deux joints 21 et 22. REVENDICATIONS 1) Dispositif à tiroir du type comprenant notamment cylindre dans lequel se déplace un piston mobile entre deux positions extrmes actionné par un fluide sous pression, ledit piston étant muni d'au moins un joint, en paxti- culier torique permettant audit fluide d'avoir une haute pression dans une position extrme dudit piston, et une basse pression dans l'autre position extrme, où le rapport entre ces deux pressions est par exemple de l'ordre de 100 au moins, et où un passage est prévu permettant audit fluide de s'écouler de façon à ce que ledit fluide parte de ladite haute pression et arrive à ladite basse pression, caractérisé en ce que ledit passage consiste en au moins une bague à l'intérieur de laquelle coulisse le ou lesdits joints et dont le diamè- tre interne est sensiblement celui dudit piston, ladite bague étant réalisée en une matière poreuse. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite matière est un métal ou un alliage métallique. 3) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que ledit alliage est du bronze ou de l'acier inoxydable, 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la bague comprend des canaux longitudinaux. 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 carac- térisé en ce que la bague comprend des rainures radiales ou transversales. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 carac térisé en ce qu'il est associé à un système d'échappement connu en soi, du type à ressort taré, et où la tte du piston se déplace dans une chambre où règne une haute pression. 7) Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que le piston est muni d'un joint, ce dernier et la bague poreuse insérée dans le cylindre où se déplace le piston étant disposés de telle sorte que dans la position extrme du piston où ladite pression est inférieure à la tension du ressort taré, ledit joint est situé entre ladite chambre et ladite bague, alors que dans l'autre position extrme, le joint est situé en regard de ladite bague, mettant ainsi en communication ladite chambre et ledit système d'échappement. 8) Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que le piston est muni de deux joints situés en permanence de part et d'autre d'une prise d'appareil, tel qu'un manomètre, prévue dans le cylindre où se déplace ledit piston et où est insérée la bague poreuse. 9) Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que ladite bague poreuse est située du côté de la chambre où se déplace la tte du piston, et se trouve entre lesdits deux joints dans une position extrme du piston et à l'extérieur de l'espace séparant lesdits joints dans l'autre position extrme, ladite prise d'appareil étant alors isolée dudit système d'échappement. 10) Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que ladite bague poreuse est située du côté du système d'échappement et se trouve à l'extérieur de l'espace séparant lesdits joints dans une position extrme du piston, et en regard du joint situé vers le système d'échappement dans l'autre position extrme, ladite prise d'appareil étant alors en communication avec ledit système d'échappement. 11) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que dans le cylindre où se déplace le piston qui est muni de deux joints, sont prévus deux bagues poreuses insérées dans ledit cylindre ainsi qu'une prise de pression élevée disposée entre lesdites deux bagues, deux circuits disposés en vis-à-vis desdites bagues, et deux prises de pression commandant, suivant leur valeur relative le déplacement dudit piston, la position desdits joints étant conçue pour envoyer ladite pression élevée dans l'un desdits circuits, l'autre desdits circuits étant isolé de ladite pression éle- vée.