Brevet FR2524829A1 — publié le 19831014

La présente invention concerne les vérins hydrauliques à double effet utilisés pour réaliser des cintreuses Sur les cintreuses hydrauliques connues de ce genre le déplacement de la tige du vérin est obtenu à l'aide d'une pompe constituée principalement d'un piston étagé, de deux clapets d'aspiration et de deux clapets de refoulement assurant respectivement l'alimentation et le refoulement de chaque étage de la pompe. Un distributeur rapporté au corps de pompe dirige l'huile soit du premier étage de la pompe sur la face arrière du piston pour obtenir la sortie de la tige, soit du deuxième étage de la pompe sur la face avant du piston afin d'obtenir la rentrée de la tige. L'utilisation de deux clapets d'aspiration oblige à forer de nombreux trous dans le corps de pompe ; ce qui en augmente notablement le prix, complique l'entretien et accroit les risques de pannes. De telles cintreuses sont généralement munies de sécurités de fin de course qui évitent que le vérin soit soumis à des efforts excessifs lorsque le piston vient en butée contre le fond du cylindre. Un des moyens actuellement employé pour assurer cette fonction consiste à munir le piston d'un double clapet de sécurité commandé par deux poussoirs comme cela est décrit dans le brevet français n0 1 257 737. Ce dispositif de sécurité, agissant en fin de course du piston dans un sens ou dans l'autre, offre l'inconvénient de compliquer anormalement la réalisation du vérin.De plus, dans les vérins à double effet les plus couramment utilisés dans les cintreuses hydrauliques, l'alimentation en huile de la face avant du piston, pour obtenir son retour, est géné roulement assurée par un tube rigide dont une de ses extrémités est raccordée au corps de pompe tandis que l'autre se raccorde au cylindre par un coude de rayon très court qui pose souvent des problèmes de fabrication. Les perfectionnements objet de l'invention visent à remédier à ces inconvénients. Avec ceux-ci, en effet la réalisation de la pompe, du distributeur et des dispositifs de sécurité de fin de course est simplifiée et le prix de revient du vérin en est notablement réduit. Ces perfectionnements se caractérisent principalement en ce que le vérin est actionné par une pompe à simple effet équipée d'un seul clapet d'aspiration et d'un seul clapet de refoulement par l'intermédiaire d'un distributeur à billes incorporé, commandé par une vis. L'étanchéité entre le cylindre du vérin et la tige de piston est assurée par un joint à lèvres placé dans un alésage aménagé à l'extrémité du cylindre.La sécurité de fin de course avanLfonc#ionne lorsque la tige est presque complètement sortie par annulation de l'étanchéité du joint à lèvres assurant l'étan- chéité entre le cylindre et la tige de piston ; tandis que lorsque la tige achève sa rentrée, la sécurité de fin de course arrière fonctionne par annulation de l'étanchéité ou par contournement du joint à lèvres assurant l'étanchéité entre le piston et le cylindre. Le joint à lèvres situé à l'extrémité du cylindre est maintenu en place par une bague qui est ajustée dans l'alésage du cylindre et qui entoure la tige de piston avec un jeu suffisant pour qu'un écoulement laminaire d'huile puisse s'établir entre l'alésage de la bague et la tige de piston lorsque l'étanchéité dudit joint à lèvres est annulée.Cet écoulement laminaire de l'huile qui freine son retour au réservoir main tien sur les deux faces du piston une pression supérieure à celle régnant dans le ré servoir. Un anneau d'arrêt monté sur la tige de piston empoche cette dernière de sortir complètement sous l'action de la pression résiduelle subsistant lorsque l'étan chéité dudit joint à lèvres est annulée. Le rôle essentiel du laminage conter816 de l'huile est de permettre la rentrée de la tige de piston et la reprise de l'étanchéité du joint à lèvres après fonctionnement de la sécurité avant. L'alimentation en huile de la partie avant du cylindre est assurée par un tube fermé à l'une de ses extrémités, fixé tangentiellement au cylindre et communiquant avec celui-ci par un orifice radial. Le distributeur est constitué d'une vis de commande, de deux billes, d'un ressort, d'un poussoir et de deux canaux de communication. La vis de commande permet d'obtenir la sortie de la tige du vérin lorsqu'elle est serrée; la rentrée lorsqu'elle est desserrée d'au moins un demi tour et le blocage en position lorsqu'elle est dans une position intermédiaire. La longueur du poussoir est déterminée de façon qu'une seule des deux billes soit en contact avec un siège ou que les deux billes soient simultanément hors de leur siège.Le canal assurant la communi cation entre la pompe et le distributeur reçoit le clapet de refoulement. L'annulation de l'étanchéité du joint à lèvres monté entre la tige et le cylindre vérin est obtenue par une réduction de section, de forme tronconique aménagée sur la tige de piston devant l'anneau d'arrêt. L'annulation de l'étanchéité du joint à lèvres assurant l'étanchéité entre le piston et le cylindre est obtenue par une variation de section, de forme tronconique , amé- nagée à l'arrière du cylindre et qui consiste en une augmentation suivie d'un court palier et d'une réduction rattrapant la section initiale. Le contournement du joint à lèvres assurant l'étanchéité entre le piston et le cy lindre est obtenu par l'intermédiaire d'un clapet à bille monté à l'extrémité arrière de la tige de piston et commandé par un poussoir. D'autres caractéristiques et avantages apparaitront dans la description qui va suivre d'un vérin de cintreuse réalisé selon l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif au regard des dessins annexés sur lesquels - La figure 1 représente un vérin hydraulique à double effet vu en coupe suivant un plan horizontal passant par l'axe de la tige de piston. - La figure 2 représente une vue partielle en coupe suivant un plan vertical passant par l'axe de la tige de piston. - La figure 3 représente une vue en coupe du corps de pompe suivant un plan transversal passant par le distributeur. - La figure 4 représente une vue partielle en coupe suivant le plan horizontal de la partie avant du vérin montrant le détail de la réalisation de la sécurité de fin de course avant en position de fonctionnement. - La figure 5 représente une vue partielle en coupe suivant le plan horizontal de la partie arrière du vérin montrant le détail d'un mode de réalisation préférentiel de la sécurité de fin de course arrière en position de fonctionnement. - La figure 6 représente une vue partielle en coupe suivant le plan horizontal de partie arrière du vérin montrant le détail d'un autre mode de réaiisation de la sécurité de fin de course arrière. En se reportant à la figure 1 on constate que ce vérin de cintreuse est constitué principalement d'une tête (3) et d'un corps de pompe (4) respectivement fixés aux extrémités avant et arrière d'un cylindre(lEà l'intérieur duquel se trouve un piston annulaire (5) monté coaxialement sur une longue tige cylindrique (6) traversant avec un jeu approprié une bague de butée (7) ajustée dans l'alésage de l'extrémité avant dudit cylindre(l). L'espace disponible entre le carter (2) et le cylindre (1) sert de réservoir basse pression tandis que le volume annulaire compris entre le piston (5) et la bague p) constitue la chambre haute pression avant (8) dont l'étanchéité est assurée d'une part à l'avant par un joint à lèvres (9) maintenu en place par la bague de butée (7)et d'autre part à l'arrière par un autre joint à lèvres (10) prenant appui sur le piston (5). Deux anneaux d'arrêt sont montés sur la tige coulissante (6): le premier (11) maintierten place le piston (5) tandis que l'autre (12) s'oppose à la sortie complète de la tige de vérin. Le volume cylindrique compris entre le corps de pompe (4) et la face arrière du piston (5) et de Sa tige constitue la chambre arrière (13) qui est séparée de la chambre haute pression avant (8) par un clapet à bille (14) monté à l'extrémité arrière de la tige de piston et commandé par un poussoir (15}. Un tube (16) assure la communication entre la chambre haute pression avant (8) et la pompe (17) par l'intermédiaire d'un trou (18) et de son prolongement (19) reliant le logement du ressort du clapet à bille (24) b un second trou (20) également percé dans le corps de pompe (4) et dont I'entrée-est fermée par un bouchon fileté (21). La pompe (17) est une pompe à simple effet possédant un seul clapet daspiration (34) (visible sur la figure 2) et dont l'unique clapet de refoulement est constitué d'une bille (43) rappelée sur son siège par un ressort (44) logé dans le trou (20). Une vis (22) située sur le côté droit du corps de pompe commande le distributeur à billes en permettant la manoeuvre des clapets à bille (23) et (24) par l'intermédiaire du ressort (25) et d'un poussoir (26), de section bien inférieure à celle du canal (37) reliant les sièges de clapets (23) et (24). L'huile refoulée par la pompe (17) passe successivement à travers les trous (20) et (19) pour alimenter et transmettre la pression de refoulement d'une part à la chambre haute pression avant (8) par le tube (16) et son prolongement (18) et d'autre part à la chambre arrière (13) par le conduit (27) si la bille du clapet (23) est bien appliquée sur son siège par l'extrémité de la vis de commande (22) lorsque le clapet à bille (24) est ouvert.Bien que le circuit de retour de l'huile au réservoir ne soit pas visible sur cette figure 1, on voit qu'il existe dans la tête (3) du vérin des rainures (28) qui servent au retour de l'huile s'écoulant en régime laminaire entre la bague (7)et la tige de piston (6) lorsque arrivée en fin de course avant, ladite tige par sa réduction de section de forme tronconique (29) aménagée devant l'anneau d'arrêt (12), annule l'étanchéité du joint à lèvres (9). La figure 2 montre le montage du petit piston de la pompe (17) avec son joint à lèvres (30) et son ressort de rappel (31), l'articulation de la biellette de commande manuelle dudit petit piston, le circuit d'aspiration (32) qui traverse un taraudage (33) et s'achève par un clapet dont la bille (34) est rappelée par gravité. La figure 3 présente le circuit de retour de l'huile au réservoir avec la vis de commande (22) desserrée pour que le clapet à bille (23) soit ouvert: 'huile emprunte alors le conduit (35) pour rejoindre le circuit d'aspiration (32) de la pompe (17) dans le taraudage (33) dont la partie inférieure reçoit le pied (36) du vérin. En se reportant aux figures 1, 2 et 3, on remarque que les différentes phases du fonctionnement du vérin sont régies par la position de la vis de commande (22): - En effet lorsqu'elle est vissée à fond, la bille du clapet (23) est bloquée sur son siège alors que la bille du clapet (24), bien que rappelée sur son siège par le ressort (25), en est soulevée par le poussoir (26) dont la longueur est justement déterminée de façon qu'une seule de ces deux billes soit en contact avec un siège ou que ces deux billes soient simultanément hors de leur siège. Il s'ensuit que la pression de refoulement de la pompe (17) est transmise en même temps à la chambre arrière (13) et à la chambre haute pression avant (8).La tige de piston est donc poussée à l'extérieur du cylindre par une force égale au produit de la pression de refoulement par la surface de Sa section au niveau du joint à lèvres (9 ) car les forces de pression s'exer cant sur les deux faces annulaires du piston (5) s'annullent mutuellement. - Lorsque la vis de commande (22) est suffisamment desserrée pour que le clapet à bille (24) repose sur son siège sous l'action du ressort (25), l'huile refoulée par la pompe (17) alimente uniquement la chambre haute pression avant (8) par l'intermé- diaire du tube (16) et des conduits(18, 19 et 20). Le clapet à bille (23) étant libéré, la chambre arrière (13) est mise en communication avec le réservoir par le circuit de retour prenant naissance dans la chambre du clapet à bille (23). La tige de piston se déplace alors vers l'arrière ; sa rentrée à l'intérieur du cylindre résulte bien d'une action hydraulique. -Lorsque la vis de commande (22) est dévissée d'une fraction de tour tel que les billes des clapets (23) et (24) soient toutes les deux décollées de leur siège, la pompe (17) refoule l'huile directement dans le circuit de retour au réservoir. C'est un moyen d'immobiliser la tige de piston dans une position quelconque sans arrêter la pompe lorsque celle-ci est entraînée par un moteur électrique. Cette immobilisation est toujours possible, même lorsqu'un effort résistant s'exerce sur la tige de piston ; car en resserrant un tout petit peu la vis de commande (22), la bille du clapet (23) se rapproche de son siège et freine le débit de l'huile vers le circuit de retour. Il s'ensuit une augmentation de pression dans les chambres (8) et (13) qui permet de compenser l'effort exercé par la charge extérieure. - Les positions intermédiaires de la vis de commande (22) permettent d'ajuster la vitesse de déplacement de la tige de piston au travail à effectuer. En se reportant à la figure 4, on voit que pour une certaine position de la tige de piston (6), correspondant à la sortie maximum, la partie conique (29) située en avant de l'anneau d'arrêt (12) vient se placer sous la lèvre interne du joint (9); ce qui permet alors le passage de l'huile vers le jeu, aménagé entre la bague (7)et la tige de piston (6), dans lequel elle s'écoule en régime laminaire avant de retourner ou réservoir par la rainure (28). L'anneau d'arrêt (12) vient buter contre la lèvre interne du joint (9) et encaisse l'effort résiduel dO à la légère différence de pression qui subsiste entre le réservoir et les chambres avant et arrière (8) et (13) du fait du laminage qui lorsque la vis de commande (22) sera desserrée permettra la rentrée de la tige de piston (6) et la reprise d'étanchéité du joint à lèvres (9).En effet lorsque seule la chambre haute pression avant (8) est alimentée en huile par la pompe (17), la tige de piston (6) commence à rentrer car bien que l'étanchéité du joint à lèvres (9) ne soit plus assurée, la légère différence de pression qui existe avec le réservoir subsiste tant que dure le laminage de l'huile entre la bague (7) et la tige de piston (6). Sur cette figure 4 on voit également un autre mode de réalisation du tube (16) d'alimentation en huile de la chambre haute pression avant : il s'agit d'un tube fermé à l'une de ses extrémités, fixé tangentiellement au cylindre (1) et communiquant avec celui-ci par un orifice radial (38). En se reportant à la figure Son constate que selon un mode de réalisation préférentiel, la sécurité de fin de course arrière est constituée d'un clapet à bille situé à l'arrière de la tige de piston (6) et dans l'axe de celle-ci ; dans lequel la bille (14) est rappelée sur son siège (39) par un ressort (40) dont le logement communique avec la chambre haute pression avant(8)par un orifice (41). Lorsque la tige de piston (6) achève sa rentrée dans le cylindre (1), le poussoir de commande (15) monté en saillie dans l'axe du siège (39) du clapet à bille (14) rentre dans le conduit (27) et vient buter contre la surface latérale du poussoir (26) dans le canal (37).Sous l'action de son poussoir de commande (15) le clapet à bille (14) en s'ouvrant fait chuter la pression régnant dans la chambre avant (8) et arrête la rentrée de la tige de piston (6) avant que son extrémité arrière ne vienne en contact avec le corps de pompe (4). En se reportant à la figure 6 on constate que selon un autre mode de réalisation, la sécurité de fin de course arrière est constituée d'une variation de section de forme tronconique (42) aménagée à l'arrière du cylindre (1) et qui consiste en une augmentation suivie d'un court palier et d'une réduction rattrapant la section initiale. Lorsque la lèvre externe du joint (10) arrive -au niveau de cette dépression annulaire, elle ne touche plus la paroi interne du cylindre et par conséquent n'assure plus l'étanchéité. L'huile s'écoulant alors autour du joint à lèvres (10) fait chuter la pression régnant dans la chambre (8) et passe ensuite dans le jeu existant autour du piston (5) avant de rejoindre la chambre arrière (13). La rentrée de la tige de piston (6) se trouve donc interrompue au niveau de la dépression annulaire (42). Les perfectionnements objet de l'invention s'appliquent dans tous les cas où le choix d'un vérin hydraulique à double effet exige que sa réalisation revienne à très bon marché et que les sécurités de fin de course dont il est équipé offrent toute ga- rantie en dépit de leur simplicité. Des applications particulièrement intéressantes existent en chauffage plomberie pour la réalisation de cintreuses de tubes métalliques. REVENDICATIONS 1 - Vérin de cintreuse hydraulique à double effet caractérisé en ce qu il est consti tué d'une tête (3) montée sur l'extrémité d'un cyclindre (1) entouré d'un carter formant un réservoir d'huile, d'une pompe à simple effet (17) équipée d'un dis tributeur à billes incorporé dans le corps fixé sur le cylindre à l'opposé de la tête et ne possédant qu'un seul clapet d'aspiration ainsi qu'un seul clapet de refoule ment, d'un joint à lèvres (9) placé dans un alésage aménagé à l'extrémité du cy lindre portant la tête (3), d'une sécurité de fin de course avant fonctionnant par annulation de l'étanchéité du joint à livres (9) assurant l'étonchéité entre le cy lindre et la tige de piston (6), d'une chambre arrière (13) alimentée en huile par un des canaux du distributeur à billes, d'une chambre haute pression avant (8) alimentée par un tube (16) venant du corps de pompe (4), d'un anneau d'arrêt (12) monté sur la tige de piston (6) derrière la réduction de section (29) de forme tron conique, d'une sécurité de fin de course arrière fonctionnant par annulation de l'étanchéité ou par contournement du joint à lèvres (10) assurant l'étanchéité entre le piston annulaire (5) et le cylindre, d'une bague de butée (7) entourant la tige de piston (6) avec un jeu suffisant pour qu'un écoulement laminaire d'huile puisse s'établir entre-eux lorsque l'étanchéité du joint à lèvres (9) dont ladite bague assure le maintien en place est annulée. 2 - Vérin de cintreuse hydraulique à double effet selon la revendication 1 caractérisé en ce que le distributeur est constitué d'un canal (27) d'alimentation de la cham bre arrière (13) et d'une vis de commande (22) servant à manoeuvrer deux clapets à billes (23) et (24) par l'intermédiaire d'un ressort (25) et d'un poussoir (26) logé dans un canal (37) reliant les sièges des deux billes. 3 - Vérin de cintreuse hydraulique à double effet selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le distributeur permet la rentrée ou la sortie de la tige de piston (6) suivant que la vis de commande (22) est respectivement serrée ou desserrée d'au moins un demi-tour tandis qu'un desserrage intermédiaire d'une fraction de tour permet d'immobiliser ladite tige de piston en un point quelconque de sa course dans un sens ou dans l'autre. 4 - Vérin de cintreuse hydraulique à double effet selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la longueur du poussoir (26) du distributeur est déterminée de façon qu'une seule des deux billes (23) et (24) soit en contact avec un siège ou que ces deux billes soient simultanément hors de leur siège. 5 - Vérin de cintreuse hydraulique à double effet selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le clapet de refoulement (43) est logé dans le canal (20) assurant la communication entre la pompe (17) et le distributeur par l'intermédiaire du trou (19). 6 - Vérin de cintreuse hydraulique à double effet selon la revendication 1 caracté risé en ce que l'annulation de l'étanchéité du joint à lèvres (9) monté entre la tige de piston (6) et le cylindre (1) est obtenue par une réduction de section de forme tronconique (29) aménagée sur ladite tige de piston devant l'anneau d'arrêt (12). 7 - Vérin de cintreuse hydraulique à double effet selon la revendication 1 ou 6 caractérisé en ce que l'anneau d'arrêt (12) empêche la tige de piston (6) de sortir complètement du cylindre (1) sous l'action de la pression résiduelle subsistant dans les chambres (8) et (13) lorsque l'étanchéité du joint à lèvres (9) est annulée. 8 - Vérin de cintreuse hydraulique à double effet selon la revendication 1 caractérisé en ce que le rôle essentiel du laminage contrôlé de l'huile entre la tige de piston (6) et la bague de butée (7) ajustée dans l'alésage aménagé à l'extrémité du cy lindre (1) est de maintenir une légère pression résiduelle dans la chambre avant haute pression (8) pour permettre la rentrée de la tige de piston (6) et la reprise de l'étanchéité du joint à lèvres (9) après fonctionnement de la sécurité avant. 9 - Vérin de cintreuse hydraulique à double effet selon la revendication 1 caracté risé en ce que l'annulation de l'étanchéité du joint à lèvres (10) assurant l'étan- chéité entre le piston (5) et le cylindre (1) est obtenue par une variation de sec tion, de forme tronconique (42) aménagée à l'arrière du cylindre et qui consiste en une augmentation suivie d'un court palier et d'une réduction rattrapant la section initiale. 10 - Vérin de cintreuse hydraulique à double effet selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'alimentation en huile de la chambre haute pression avant (8) est assurée par un tube (16) fermé à l'une de ses extrémités, fixé tangentiellement au cylindre (1) et communiquant avec ceîui-ci.par un orifice radial (38).