Brevet FR2463306A1 — publié le 19810220

La présente invention est relative aux vérins télescopiques et elle est plus particulièrement, bien que non exclusivement, relative aux vérins télescopiques doubles dans leur application au soutènement du toit d'une galerie ou chambre de mine. Le but de l'invention est de fournir un dispositif dans lequel la poussée appliquée par un vérin sous charge peut être déterminée de façon sure par référence aux dimensions transversales d'un cylindre intermédiaire du vérin. L'invention a pour objet un vérin hydraulique télescopique comportant au moins deux éléments extensibles axialement par rapport à un troisième élément, dans lequel la force exercée par le vérin est liée directement et de façon sure à la pression du fluide appliquée à l'un prédéterminé desdits éléments. L'invention a également pour objet un vérin hydraulique télescopique comportant plusieurs éléments télescopiques coaxiaux constituant un vérin à plusieurs étages, des éléments télescopiques conjugués qui forment un étage étant adaptés pour pouvoir effectuer un déplacement relatif dans la direction de leur axe commun par l'application d'un fluide sous pression entre eux et comprenant des moyens de commande adaptés pour assurer l'application sélective du fluide sous pression à l'un de deux étages correspondants, l'un de ces étages recevant du fluide sous pression de l'autre par l'intermédiaire d'une soupape automatique prévue entre eux, afin d'effectuer le déplacement relatif entre les éléments télescopiques conjugués de l'étage choisi dans toute l'étendue de la plage possible de ce déplacement avant l'application du fluide sous pression à l'étage concerné et le commencement d'un déplacement relatif entre les éléments de l'étage concerné. Dans un mode de réalisation de l'invention le vérin comporte un premier étage qui est formé par des cylindres interne et externe coaxiaux et un second étage formé par le cylindre interne et un piston ou poinçon monté coaxialement dans celui-ci, du fluide sous pression pouvant être appliqué dans l'espace compris entre les deux cylindres afin d'assurer un mouvement télescopique entre eux et pouvant être appliqué à l'espace compris entre le cylindre interne et le piston en provenance dudit premier espace par l'intermédiaire d'un clapet disposé entre eux, des moyens étant prévus pour s'opposer à un déplacement relatif entre lesdits cylindres jusqu'à l'achèvement du déplacement relatif permis entre le cylindre interne et le piston à la suite de l'application de fluide sous pression entre eux, lesdits moyens étant sensibles à la pression régnant dans ledit premier espace précité et étant adaptés, lorsqu'une pression prédéterminée a été atteinte, pour rendre lesdits moyens' inactifs et permettre ainsi le déplacement relatif entre les cylindres sous l'action du fluide sous pression appliqué à l'espace formé entre ceux-ci. Les moyens adaptés pour s'opposer à un déplacement relatif entre les cylindres sont constitués par un clapet uni-directionnel commandant le passage du fluide sous pression se trouvant dans un espace compris entre le cylindre interne et le cylindre externe et en arrière du cylindre interne, et le clapet est adapté pour être déclenché afin de permettre le passage du fluide en provenance dudit espace lorsqu'une pression prédéterminée a été atteinte dans l'espace situé en avant du cylindre interne. D'autres caractéristiques de l'invention apparai- tront au cours de la description qui va suivre faite en se référant aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple, dans lesquels - La Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un vérin télescopique double de type connu tel qu'il est utilisé pour le soutènement du toit d'un chantier de mine - La Fig. 2 est un schéma montrant l'agencement d'un vérin télescopique suivant l'invention. En se référant au dessin et plus particulièrement à la Fig. 1 > un vérin hydraulique télescopique de type connu tel qu'il est utilisé pour le soutènement du toit d'un chantier ou cham bre de mine comprend un cylindre externe ll,un un cylindre interne 12 mobile dans le cylindre externe pour permettre un réglage axial de celui-ci, et un piston 13, ou poinçon monté coulissant dans le cylindre interne > également pour permettre un réglage dans le sens axial de celui-ci,les les cylindres externe et interne 11,12 ayant chacun une forme en cuvette lorsqu'on les considère en section longitudinale, des organes d'étanchêfté 14 > 15 étant prévus sur la surface interne dé chaque cylindre > adjacents à leur extrémité externe et ayant un contact d'étanchéité avec la surface opposée du cylindre interne 12 et du piston 13 respectivement. D'autres organes d'étanchéité 16, 17 sont prévus sur la surface externe du cylindre interné 12 et du piston 13, en position adjacente à leur extrémité interne, et ayant un contact d'étancheite avec la surface opposee des cylindres externe et interne 11, 12 respectivement. Un orifice d'entree 18 est prévu dans la partie inférieure du cylindre interne > un clapet à bille 19 sollicité par un ressort étant disposé dans cet orifice pour commander le passage du fluide sous pression à travers cet orifice, et un orifice d'entrée 20 est prévu dans la paroi du cylindre externe 11 afin de permettre l'application d'un fluide sous pression à la face inférieure du cylindre interne. L'accès à l'espace annulaire 21 compris entre les cylindres externe et interne 11 > 12 est possible par l'inter- médiaire d'un orifice 22 prévu dans la paroi du cylindre externe, tandis que l'accès à l'espace annulaire 23 entre le cylindre interne 12 et le piston 13 est possible par l'intermédiaire de passages 24 prévus radialement et axialement dans le piston. En service, l'application d'un fluide sous presssion par l'orifice d'entrée 20,par l'intermédiaire d'un conduit 25, à la face inférieure du cylindre interne 12 déplace ce cylindre axialement par rapport au cylindre externe 11 dans les limites qui sont imposées par une nervure 26 formant butée qui s'étend radialement vers l'extérieur au voisinage de l'extrémité inférieure du cylindre interne et par une douille 27 coopérant avec la butée 26, qui est située à l'extrémité supérieure étagée intérieurement du cylindre externe et est disposée sur le trajet de la butée 26. Lorsque la butée 26 entre en contact avec la douille 27, la pression du fluide sur la face inférieure du cylindre interne augmente dans une mesure suffisante pour surmonter la sollicitation élastique de la bille du clapet 19, pour déplacer ainsi la bille 28 de ce clapet en ltécartant de son siège pour permettre le passage du fluide vers la face inférieure du piston 13. La continuation de l'application du fluide sous pression au piston 13 déplace ce dernier axialement par rapport au cylindre interne 12 et amène la tête ou rallonge-(non représentée) à laquelle est fixé le vérin en contact avec le toit du chantier de mine, et applique cette rallonge en contact sous pression avec le toit. Pour faire rentrer le vérin, on cesse d'appliquer du fluide sous pression par l'orifice d'entrée 20 et on applique un fluide sous pression aux espaces annulaires 21,23 par l'in termédiaire de l'orifice 22 et du passage 24,par par des conduits 29, 30 respectivement, pour astreindre le cylindre interne 12 et le piston 13 à se déplacer vers l'intérieur du cylindre externe 11.La présence du clapet à bille 19 à la partie inférieure du cylindre interne 12 assure le retrait de ce dernier par rapport au cylindre externe 11 avant que se produise un déplacement relatif entre le piston 13 et le cylindre interne 12, du fait que le fluide présent dans le cylindre interne ne peut s'échapper par le clapet à bille 19 jusqu'à ce que la bille 28 soit soulevée de son siège par la mise en butée de l'extrémité d'une tige 31 d'un dispositif d'actionnement du clapet au contact du fond du cylindre externe. Les conduits de fluide 29, 30 reliés à l'orifice 22 et au passage 24 respectivement sont reliés à une source commune de fluide sous pression, et le fluide peut se déplacer librement dans l'un ou l'autre sens dans ces tuyaux. Comme on le comprendra, la force portante du vérin est normalement fonction des dimensions du piston. Le clapet à bille 19 peut cependant fonctionner pour laisser passer du fluide sous pression avant que le cylindre interne n'ait achevé la totalité de sa course prévue, une telle possibilité naissant d'une résistance anormalement élevée au déplacement du cylindre interne par rapport au cylindre externe, par exemple au niveau des organes d'étanchéité 14, auquel cas la force portante du vérin est alors fonction des dimensions du cylindre externe. Une telle différence dans les pressions que peuvent supporter les vérins doit être évitée du fait qu'une force portante uniforme des différents vérins est souhaitable. L'ageneement suivant l'invention permet un réglage constant ou uniforme des différents vérins, et diffère de celui représenté à la Fig. 1, principalement par le fait qu'il est prévu un dispositif grace auquel le vérin peut être mis en ext ension totale par rapport au cylindre interne avant que se produise un déplacement axial quelconque du cylindre interne dans le cylindre externe. En se référant: à la Fig. 2, dans laquelle les références analogues à celles de la Fig. 1 sont utilisées pour désigner des éléments ou organes analogues, un clapet 32 est prévu dans le conduit 29 relié à l'orifice donnant accès à l'espace annulaire 21 entre le cylindre interne et le cylindre externe 11, 12, ce clapet 32 fonctionnant normalement pour empêcher le passage du fluide en provenance de l'espace 2l,mais pouvant être ouvert en réponse à une pression de fluide appliquée à la face inférieure du cylindre interne 12, au-delà d'une pression prédéterminée. En fonctionnement lors de l'application d'un fluide sous pression à la face inférieure du cylindre interne 12 par l'intermédiaire du conduit 25 et de l'orifice d'entrée correspondant 20, un déplacement du cylindre interne 12 par rapport au cylindre externe 11 rencontre la résistance opposée par la pression du fluide se trouvant dans l'espace annulaire 21 entre les cylindres, l'échappement du fluide de cet espace étant empêché par le clapet à bille 32 du conduit 29 En conséquence, la pression du fluide sur la face inférieure du cylindre interne surmonte la résistance de la sollicitation élastique de la bille du clapet 19 pour ouvrir ce clapet et ainsi. la pression du fluide est appliquée à la face inférieure du piston ou poinçon 13.Du fait que le fluide se trouvant dans l'espace annulaire 23 entre le piston 13 et le cylindre interne 12 peut s'échapper librement par le conduit 30, il n'y a aucune résistance au déplacement du piston dans le cylindre interne et ce piston se déplace progressivement vers l'extérieur de ce cylindre jusqu'à ce qu'il soit en position d'extension totale par rapport à ce dernier. En l'absence de toute autre possibilité de mouvement du piston 13 il se produit une augmentation de la pression du fluide sur la face inférieure du cylindre interne, et ainsi dans le conduit 25,mais le mouvement du cylindre interne en réponse à une telle pression rencontre toujours la résistance opposée par la pression régnant dans l'espace annulaire 21 entre les cylindres. Cependant, en appliquant la pression du système telle qu'elle existe dans le conduit 25 par le conduit 34 à un dispositif mobile 33 pouvant ouvrir le clapet à bille 32 du conduit 29 lorsqu'une pression prédéterminée est atteinte dans ce conduit, le fluide se trouvant dans l'espace annulaire 21 peut être déchargé librement lorsque cette pression est atteinte, et supprimer ainsi la résistance au mouvement du cylindre interne. Comme on le remarquera, le déplacement du cylindre interne continue de façon à amener la tête ou rallonge en contact de serrage avec le toit du chantier de mine, la poussée sur le toit étant fonction des dimensions du cylindre interne. Grâce à l'invention on peut obtenir plus facilement une pression uniforme entre des vérins différents, et l'on évite tout risque d'obtenir dans tous les cas une poussée qui soit fonction des dimensions du piston. Comme on le remarquera, lorsqu'on dispose le vérin entre le mur et le toit d'un chantier, les pressions dans les deux parties du vérin sont différentes, la pression dans la partie interne augmentant avec une réduction des dimensions transversales de cette partie. Bien entendu des modifications peuvent être apportées au vérin décrit ci-dessus. Ainsi, on peut utiliser si on le préfère d'autres types de clapets unidirectionnels que le clapet à bille représenté au dessin. En outre,bien que l'on préfère dans le contexte particulier du vérin décrit ci-dessus que la poussée soit déterminée en référence aux dimensions transversales du cylindre interne plutôt que du piston, et qu'ainsi du fluide soit maintenu prisonnier dans l'espace intermédiaire entre les cylindres externe et interne jusqu'à l'extension totale du piston il peut être commode dans certains cas de déterminer la poussée en référence aux dimensions transversales du piston, auquel cas du fluide est maintenu captif dans l'intervalle entre le piston et le cylindre interne, tandis que le cylindre externe est mis en extension. - REVENDICATIONS. 1 - Vérin hydraulique télescopique comportant au moins deux éléments pouvant être mis axialement en extension par rapport à un troisième élément, caractérisé en ce que la force exercée par le vérin est directement et de façon sûre fonction de la pression du fluide appliquée à un élément prédéterminé parmi lesdits éléments (12, 13). 2 - Vérin hydraulique suivant la revendication 1, comprenant plusieurs éléments télescopiques (11, 12, 12-13), coaxiaux constituant un vérin à plusieurs étages, des éléments télescopiques (11-12, 12-13) conjugués définissant un étage étant adaptés pour effectuer un déplacement relatif dans la direction de leur axe commun par l'application d'un fluide sous pression entre eux, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande (32,33) adaptés pour assurer l'application sélective du fluide sous pression à un étage (11-12, 12-13) pour effectuer un déplacement relatif entre les éléments téles - copiques conjugués de l'étage choisi dans la totalité de la plage de déplacement possible avant l'application du fluide sous pression à un étage correspondant (12-13, 11-12) et le commencement d'un déplacement relatif entre les éléments de cet étage (12-13, 11-12). 3 - Vérin hydraulique suivant la revendication 1, comprenant plusieurs éléments télescopiques (11 - 12, 12-13) coaxiaux- constituant un vérin à plusieurs étages, des éléments télescopiques conjugués (11-12,12-13) définissant un étage étant adaptés pour effectuer un déplacement relatif dans la direction de leur axe commun par l'application d'un fluide sous pression entre eux, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (32, 33) pouvant être mis en oeuvre sélectivement pour créer une ré- sistance au mouvement relatif d'un étage (11, 12), qui sont sensibles à la pression de fluide appliquée à cet étage et qui peuvent être mis en action pour supprimer la résistance et permettre un déplacement relatif entre les éléments de cet étage lorsqu'unie pression de fluide prédéterminée est atteinte dans cet étage, compatible avec une course faible dans la plage de déplacement possible des éléments (12, 13) d'un autre étage mobiles l'un par rapport à l'autre. 4 - Vérin hydraulique suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de résistance (32, 33) pouvant être mis en oeuvre sélectivement agissent pour commander une contre pression empêchant un déplacement relatif entre les éléments de l'étage concerné (11, 12). 5 - Vérin hydraulique suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens (32, 33) pouvant être mis en oeuvre sélectivement pour créer la résistance comprennent un clapet (32) commandant l'écoulement du fluide en provenance d'un espace annulaire fermé (21) opposé à la face de travail de l'étage (11, 12) et définissant une partie du volume balayé de cet étage, dont les déplacements relatifs des éléments doivent être contrariés, et sensible à la pression du fluide régnant sur ladite face de travail. 6 - Vérin hydraulique suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le clapet (32) est constitué par un clapet unidirectionnel pouvant être ouvert automatiquement lorsque ladite pression prédéterminée est atteinte. 7 - Vérin hydraulique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un étage (12, 13) reçoit du fluide sous pression en provenance d'un autre étage (11, 12) par l'intermédiaire d'un clapet automatique (19) prévu entre ces étages. 8 - Vérin hydraulique suivant l'une des revendications 1 et 2, comprenant un premier étage défini par des cylindres interne et externe coaxiaux (12,11) et un second étage défini par ledit cylindre interne (12) et un piston (13), poinçon monté coaxialement dans ce dernier, du fluide sous pression pouvant être appliqué à l'espace compris entre les deux cylindres pour effectuer un mouvement télescopique entre eux et pouvant être appliqué à l'espace compris entre le cylindre interne et le piston à partir du premier espace par l'intermédiaire d'un clapet à bille disposé entre eux, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (32, 33) prévus pour s'opposer à un déplacement relatif entre lesdits cylindres (11, 12) jusqu'à l'achèvement du déplacement relatif possible entre le cylindre interne (12) et le piston (13) à la suite de l'application d'un fluide sous pression entre eux, lesdits moyens (32, 33) étant sensibles à la pression régnant dans ledit premier espace et étant adaptés, lorsqu'une pression prédéterminée est atteinte, pour rendre lesdits moyens (32, 33) inactifs et permettre ainsi un déplacement relatif entre les cylindres (11, 12) sous l'action du fluide sous pression appliqué à l'espace compris entre eux. 9 - Vérin hydraulique suivant la revendi cation 8, caractérisé en ce que les moyens (32 > 33) adaptés pour s opposer au mouvement relatif entre les cylindres (11, 12) sont constitués par un clapet unidirectionnel (32) commandant le passage du fluide sous pression se trouvant dans un espace (21) compris entre les cylindres interne et externe et en arrière du cylindre interne > le clapet (32) étant adapté pour être déclenché pour permettre le passage du fluide en provenance dudit espace (21) lorsqu'une pression prédéterminée est atteinte dans l'espace situé en avant du cylindre interne.