Brevet FR2578642A1 — publié le 19860912

Tête de mesure pour le système de mesure de course intégré d'un vérin de travail hydraulique, notamment pour le creusement de mines et de tunnels. L'invention concerne une tête de mesure pour le système de mesure de course d'un vérin de travail hydraulique, notamment pour le creusement de mines et de tunnels, qui est aménagée à l'extrémité libre d'une tige de support et est munie d'un potentiomètre rotatif qui est couplé à un organe tournant avec interposition d'un accouplement à friction, lequel pénètre avec au moins un coulisseau ou analogue dans la gorge hélicordale d'une douille de guidage et entraine en rotation le potentiomètre rotatif lors de la course de la tige de piston du vérin de travail hydraulique. Les vérins de travail hydrauliques à système de mesure de course intégré sont utilisés notamment dans les systèmes souterrains de soutènement et d'abattage ainsi que pour les engins de creusement de galeries ou de tunnels, et ils sont connus sous diverses formes de réalisation. I1 appartient par exemple à l'état de la technique d'incorporer un capteur de déplacement dans un vérin de ripage pour mesurer sa course. Ce capteur est constitué par une tige se présentant sous la forme d'une vis, qui est entraînée en rotation lors de la course de sortie de la tige de piston du vérin de ripage. Un potentiomètre est actionné par ce mouvement tournant et il transmet la longueur de la course de sortie de la tige de piston à un poste de commutation (périodique "Glückauf, 1965, page 716). La demande allemande P 34 30 069.4 de la déposante se rapporte à la constitution d'un vérin de travail hydraulique a système de mesure de course intégré, dans lequel une tige de support s'appuie sur le fond du cylindre du vérin de travail et se dispose dans un alésage axial de la tige de piston. Sur la tige de support est aménagée une tête de mesure qui est constituée par un potentiomètre rotatif et un organe tournant. L'organe tournant comprend un coulisseau qui pénètre dans une gorge hélicoldale de la paroi interne de l'alésage de la tige de piston et convertit le mouvement de translation du piston en un mouvement de rotation de l'organe tournant. Ce mouvement de rotation est transmis à l'arbre du potentiomètre rotatif et de ce fait au potentiomètre rotatif lui-même, avec interposition d'un accouplement à friction. En variante, la gorge hélicoIdale peut ne pas être constituée directement dans l'alésage axial de la tige de piston, mais dans une douille de guidage enfoncée dans l'alésage axial. Une autre possibilité de constitution d'un vérin de travail hydraulique à système de mesure de course intégré appartient à l'état de la technique selon le DE-GM 84 28 947. Le système de mesure de course est constitué de façon similaire à celle décrite par P 34 30 069.4. Par contre, la tige de support comprenant la tête de mesure n'est pas fixée dans ce cas au fond du cylindre mais à la tête de la tige, et elle pénètre dans une douille de guidage qui n'est pas introduite dans l'alésage de la tige de piston mais est fixée dans le fond du cylindre. Cependant, la tête de mesure est identique à celle qui a été décrite. précédemment. Dans les deux systèmes de mesure de course décrits apparaissent en pratique des défauts d'étanchéité au niveau de la tête de mesure, qui provoquent des perturbations du fonctionnement. Des court-circuits sont provoqués par la pénétration du fluide hydraulique et il en découle la destruction du potentiomètre rotatif. En outre, le fonctionnement de l'accouplement à friction est perturbé par le fluide hydraulique qui y pénètre. Le but de l'invention est d'éviter les inconvénients indiqués et de proposer une tête de mesure pour le système de mesure de course intégré d'un vérin de travail hydraulique, qui se caractérise notamment par une sécurité de fonctionnement plus élevée. Selon l'invention, ce but est atteint par les caractéristiques suivantes: - l'arbre de l'organe tournant est rendu étanche par rapport à son corps de palier par une bague profilée constituée sous forme d'une garniture d'étanchéité haute pression; - le corps de palier est rendu étanche par rapport à la tige de support au moyen d'une autre garniture d'étanchéité haute pression et de préférence d'un joint torique; - l'arbre du potentiomètre rotatif est rendu étanche par rapport à son corps de support par une garniture d'étanchéité basse pression; - le boîtier du potentiomètre rotatif est rendu étanche par rapport à son corps de support par une autre garniture d'étanchéité basse pression; - le bottier du potentiomètre rotatif est muni, avec une section de son câble de raccordement, d'une couche de protection, de préférence constituée par une gaine rétractable;; - le potentiomètre rotatif ainsi que son corps de support autorisent du fait de leur masse et/ou de leur forme I'échappement libre de l'huile de fuite ayant pénétré dans la tige de support. Selon l'invention, on est donc assuré d'une part que l'intérieur de la tête de mesure est protégé contre l'infiltration de fluide de pression provenant du vérin de travail hydraulique par des garnitures d'étanchéité haute pression, et d'autre part, en plus, que le potentiomètre rotatif lui-même est protégé contre de l'huile de fuite y pénétrant éventuellement. A cet égard, il est essentiel que l'huile de fuite puisse s'écouler sans obstacle à l'intérieur de la tige de support pour éviter une augmentation de la pression. Grâce aux mesures qui viennent d'être mentionnées, on constitue ainsi une double protection du potentiomètre rotatif contre la pénétration de fluide hydraulique et on est ainsi assuré d'une fiabilité de fonctionnement notablement plus élevée de l'ensemble de la tête de mesure. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la bague d'étanchéité profilée disposée en tant que garniture d'étanchéité haute pression entre l'arbre de l'organe tournant et son corps de palier est constituée en matière plastique polyuréthane. Cette matière assure une étanchéité particulièrement fiable et possède dans le même temps une longue durée de vie. En ce qui concerne la garniture d'étanchéité basse pression entre l'arbre du potentiomètre rotatif et le corps de support, c'est une bague à lèvre élastique qui convient particulièrement, bien qu?en principe on puisse utiliser tout type de construction d'une garniture d'étanchéité basse pression telle qu'une bague profilée quelconque ou encore une chambre à graisse fermée. Pour assurer le couple de rotation de l'accouplement à friction qui est nécessaire à l'actionnement du potentiomètre rotatif sans mettre en danger ce potentiomètre rotatif même quand de l'huile de fuite y a pénétré, on utilise selon un mode de réalisation préféré de la tête de mesure de l'invention une douille d'accouplement constituant un accouplement à friction entre l'arbre du potentiomètre rotatif et l'arbre de l'organe tournant, de préférence en caoutchouc nitrile-butadiène. Cette douille d'accouplement établit une si bonne étanchéité vis-à-vis de l'arbre du potentiomètre rotatif qu'aucune huile de fuite ne peut parvenir sur la surface qui est responsable de la transmission du couple de rotation. On est ainsi assuré d'une transmission régulière du couple de rotation. Avantageusement, la cavité située à l'arrière de l'accouplement à friction dans le corps de palier de l'arbre de l'organe tournant est ventilée par un alésage ou analogue pour éviter une montée de la pression dans cette cavité. Les vérin de travail hydrauliques comprenant la tête de mesure selon l'invention qui vient d'être décrite peuvent être fondamentalement utilisés dans tous les domaines de la technique, mais ils conviennent surtout pour les mines souterraines du fait que le système de mesure de course est monté de façon totalement protégée à l'intérieur du vérin de travail et est de ce fait d'une part mis à l'abri de dégâts et monté d'autre part de façon à être protégé contre le grisou. La tête de mesure selon l'invention va maintenant être décrite plus en détail à l'aide d'un mode de réalisation, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe d'un vérin de travail hydraulique comprenant une tête de mesure selon l'invention, la figure 2 est une vue en coupe à plus grande échelle de la tête de mesure selon la figure 1. Le vérin de travail hydraulique 1 est constitué essentiellement par le cylindre 2, le piston 3 ainsi que la tige de piston 4 fixée au piston 3. La tige de piston 4 possède un alésage longitudinal axial 5 muni à l'intérieur d'une gorge hélicoPdale 6. Une tige de support 8 est fixée de façon amovible dans le fond 7 du vérin de travail hydraulique 1, cette tige pénétrant dans l'alésage longitudinal 5 de la tige de piston 4. A l'extrémité libre de la tige de support 8 est fixée la tête de mesure 9 qui est représentée plus en détail à la figure 2. La tête de mesure 9 est enfoncée dans l'alésage interne 10 en gradins de la tige de support 8 et est constituée essentiellement par le potentiomètre rotatif 11, le corps de support 12, l'accouplement à friction 13 comportant l'arbre 14 de l'organe tournant, le corps de palier 15 ainsi que l'organe tournant 16 avec les coulisseaux 17. L'organe tournant 16 qui est muni dans ce mode de réalisation de deux coulisseaux 17 est fixé à l'arbre 14 de l'organe tournant par une vis sans tête 18. L'arbre 14 de l'organe tournant est relié d'un seul tenant au logement d'accouplement 19 et est disposé de façon rotative dans l'alésage à gradin 20 d'un corps de palier 15. L'arbre 14 de organe tournant est rendu étanche par rapport à son corps de palier 15 par une bague d'étanchéité profilée 21 constituée sous forme d'une garniture d'étanchéité haute pression en polyuréthane.Cette bague d'étanchéité profilée 21 est disposée dans une partie élargie 22 de l'alésage du corps de palier 15 et est fixée par un disque en téflon à collerette 23 qui est disposé entre l'organe tournant 16 et le corps de palier 15 et entoure également l'arbre 14 de l'organe~tournant. Le corps de palier 15 peut être vissé dans un filetage 24 constitué dans l'alésage interne à gradins 10 de la tige de support 8 et est rendu étanche par rapport à la tige de support 8 par une garniture d'étanchéité haute pression constituée sous forme d'un joint torique 25. Le boîtier 26 du potentiomètre rotatif est muni en même temps qu'une section 27 de son câble de raccordement 28 d'une couche de protection qui est constituée dans l'exemple représenté par une gaine rétractable 29 pouvant se rétracter sous l'effet de la chaleur. Le potentiomètre rotatif 11 comprend un corps de support 12 dans lequel il est vissé grâce à un filetage 30. Entre l'épaulement 31 du boîtier 26 du potentiomètre rotatif qui est recouvert par la gaine rétractable 29 et le côté frontal arrière 32 du corps de support 12 est disposée une garniture d'étanchéité basse pression 33 dont la fonction est d'empêcher de l'huile de fuite éventuellement présente de passer par le filetage 30 pour parvenir jusqu'à l'arbre 34 du potentiomètre rotatif et de ce fait éventuellement à l'intérieur du potentiomètre rotatif 11. Une bague à lèvre élastique 35 introduite dans le corps de support 12 remplit la même fonction, sa lèvre d'étanchéité 36 rendant étanche l'arbre 34 du potentiomètre rotatif par rapport au corps de support 12. L'arbre 34 du potentiomètre rotatif pénètre par son extrémité libre dans une douille d'accouplement 37 constituée en caoutchouc nitrile-butadiène, cette douille étant disposée dans le logement d'accouplement 19 du corps de palier 15. Le montage de la tête de mesure selon l'invention s'effectue de la façon suivante: Pour commencer, on visse et on introduit dans la tige de support 8 le potentiomètre rotatif muni du câble de raccordement 28 et de la gaine rétractable 29, avec son corps de support 12 qui a été préalablement muni de la bague à lèvre élastique 35 après interposition de la garniture d'étanchéité basse pression 33. Ensuite, on met en place par vissage dans l'alésage interne 10 de la tige de support 8 le corps de palier 15 avec l'accouplement à friction 15 monté à l'avance, l'organe tournant 16 ainsi que les garniture d'étanchéité 21 et 25. De ce fait, l'arbre 34 du potentiomètre rotatif se trouve introduit dans la douille d'accouplement 37 et le corps de support 12 retient le potentiomètre rotatif 11 par serrage dans la tige de support 8. L'introduction de l'arbre 34 du potentiomètre rotatif dans la douille d'accouplement 37 est facilitée par l'alésage d'aérage 38 constitué dans le logement d'accouplement 19. En outre, le corps de support 12 est muni sur sa périphérie extérieure d'une gorge allongée qui n'est pas représentée et dont la fonction est d'assurer l'évacuation sans pression d'huile de fuite ayant éventuellement pénétré dans l'espace interne de la tige de support 8 qui est à l'opposé de la tête de mesure. Selon l'invention, la tête de mesure est fiablement protégée contre l'introduction de fluide hydraulique; en conséquence de l'huile de fuite y ayant éventuellement pénétré ne peut pas provoquer de dégâts grâce aux mesures de l'invention. REVENDICATIONS. 1. Tête de mesure pour le système de mesure de course d'un vérin de travail hydraulique, notamment pour le creusement de mines et de tunnels, qui est aménagée à l'extrémité libre d'une tige de support et est munie d'un potentiomètre rotatif qui est couplé à un organe tournant avec interposition d'un accouplement à friction, lequel pénètre avec au moins un coulisseau ou analogue dans la gorge hélicoidale d'une douille de guidage et entraîne en rotation le potentiomètre rotatif lors de la course de la tige de piston du vérin de travail hydraulique, caractérisée en ce que - l'arbre (14) de l'organe tournant est rendu étanche par rapport à son corps de palier (15) par une bague profilée (21) constituée sous forme d'une garniture d'étanchéité haute pression;; - le corps de palier (15) est rendu-étanche par rapport à la tige de support (8) au moyen d'une autre garniture d'étanchéité haute pression et de préférence d'un joint torique (25); - l'arbre (34) du potentiomètre rotatif est rendu étanche par rapport à son corps de support (12) par une garniture d'étanchéité basse pression (33); - le bottier (26) du potentiomètre rotatif est rendu étanche par rapport à son corps de support (12) par une autre garniture d'étanchéité basse pression (35); - le boîtier (26) du potentiomètre rotatif est muni, avec une section (27) de son câble de raccordement (28), d'une couche de protection, de préférence constituée par une gaine rétractable (29);; - le potentiomètre rotatif (11) ainsi que son corps de support (12) autorisent du fait de leur masse et/ou de leur forme l'échappement libre de l'huile de fuite ayant pénétré dans la tige de support (8). 2. Tête de mesure selon la revendication 1, caractérisée en ce que la garniture d'étanchéité profilée (21) est en polyuréthane. 3. Tête de mesure selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'on utilise une bague à lèvre élastique (35) pour constituer la garniture d'étanchéité basse pression entre l'arbre (34) du potentiomètre rotatif et le corps de support (12). 4. Tête de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'on utilise en tant qu'accouplement à friction (13) entre l'arbre (34) du potentiomètre rotatif et l'arbre (14) de organe tournant une douille d'accouplement (37) constituée de préférence en caoutchouc nitrile-butadiène. 5. Tête de mesure selon la revendication 4, caractérisée en ce que la cavité (39) située à l'arrière de l'accouplement à friction (13) dans le corps de palier (15) de l'arbre (14) de l'organe tournant est ventilée.