Brevet FR2595592A1 — publié le 19870918

L'invention a pour objet un dispositif de commande par vérin hydraulique du déplacement relatif de deux éléments coulissant l'un par rapport à l'autre et trouve des applications particulières dans -un laminoir. Pour réaliser le déplacement ou le réglage des positions relatives de deux éléments montés coulissants axialement l'un par rapport à l'autre, on utilise souvent des vérins hydrauliques comprenant un corps de vérin et un piston prenant appui sur deux faces d'appui ménagées en vis-à-vis sur chacun des éléments, le piston étant monté coulissant axialement à l'intérieur d'un logement ménagé dans le corps de vérin et de forme cylindrique à génératrice parallèle à l'axe de coulissement du piston. Dans certains cas, les conditions d'implantation des éléments coulissants conduisent à donner à au moins l'une des faces d'appui une forme allongée, par exemple rectangulaire, c'est-à-dire de largeur réduite par rapport à sa longueur. Comme les vérins sont généralement munis de logements et de pistons à section circulaire pour faciliter la réalisation de l'étanchéité, ils s'inscrivent bien dans un carré mais, pour appliquer un effort sur une section allongée, on est amené à utiliser plusieurs vérins juxtaposés. Il en résulte une multiplication de la longueur de joint et par conséquent du risque de fuite et, comme les vérins doivent être relativement écartés les uns des autres, la somme des sections circulaires des pistons, qui détermine, pour une pression donnée, l'effort développé par l'ensemmble des vérins, est sensiblement inférieure à l'aire de la face allongée sur laquelle s'appuient les vérins. Dans d'autres cas, les faces d'appui ont une forme sensiblement carrée ou circulaire, les dimensions, dans deux directions longitudinale et transversale étant du même ordre. Le dispositif de commande comprend alors un vérin unique ou plusieurs vérins répartis symétriquement de façon à couvrir au mieux la face d'appui mais la section de travail, toujours inférieure à celle de la face d'appui, reste limitée, de même, par conséquent, que l'effort développé par le vérin. L'invention apporte une solution à ces deux types de situation. Selon l'invention, en effet, au moins l'une des faces d'appui ayant une forme allongée, le dispositif de commande comprend un vérin unique dont la section de travail a une forme oblongue recouvrant de façon optimale la plus grande partie de la face d'appui allongée et limitée par deux c6tés longitudinaux raccordés à leurs extrémités par deux côtés transversaux arrondis, de façon à ménager, entre le piston et la paroi interne du corps du vérin, une ligne de joint continu sans point anguleux. L'invention s'applique de façon particulièrement avantageuse à un laminoir de bandes métalliques. Dans une première application, le vérin à section oblongue selon l'invention constitue un vérin de serrage des cylindres d'un laminoir. Dans ce cas, le corps du vérin est avantageusement fixé sur une traverse d'appui placée dans la fenêtre de la cage et s'étendant en porte à faux parallèlement à l'axe du cylindre de part et d'autre de la colonne de la cage du laminoir. Dans une autre application particulière, on utilise des vérins à section oblongue selon l'invention pour constituer des moyens hydrauliques de poussée de patins de maintien d'un cylindre à paroi déformable, lesdits patins étant alignés en série entre un arbre central formant poutre et la face interne cylindrique d'une enveloppe tubulaire enfilée sur l'arbre et formant la paroi déformable du cylindre. Chaque patin de maintien de l'enveloppe est alors associé à un vérin unique à section oblongue susceptible de couvrir à lui seul la plus grande partie de la face d'appui du patin. Mais l'invention sera mieux comprise par la description suivante de plusieurs modes de réalisation donnés à titre d'exemple et représentés sur les dessins annexés. - les Fig. 1 et 2 représentent. un vérin selon l'invention,respectivement en coupe axiale et en coupe horizontale; - la Fig. 3 est une vue partielle de c6té d'un laminoir muni d'un vérin selon l'invention; - la Fig. 4 est une vue en coupe axiale selon la direction A de la Fig. 3; - la Fig. 5 est une vue en coupe transversale d'un cylindre à paroi déformable muni d'un vérin selon l'invention; - la Fig. 6 est une vue en coupe horizontale selon la direction B de la Fig. 5. Sur la Fig. 1, on a représenté deux éléments 1 et 2 montés coulissant l'un par rapport à l'autre suivant un axe x'x et présentant deux faces d'appui en vis-à-vis respectivement 11 et 21. Sur la face 21 de l'élément 2 est monté le corps 3 du vérin dans lequel est ménagé un logement 31 limité par un fond 32 et, parallèlement à l'axe x'x, par une paroi latérale, comprenant deux faces parallèles et rectilignes 33 raccordées à leurs extrémités par deux faces cylindriques 34 de façon à délimiter une surface oblongue.' -A l'intérieur du logement 31 coulisse un piston 30 ayant une section droite oblongue sensiblement égale à celle du logement 31, un cordon formant joint d'étanchéité 35 étant placé dans le jeu laissé entre les parois latérales du logement 31 et du piston 30. La section oblongue du piston et du logement 31 est limitée par deux côtés longitudinaux 33 raccordés à leurs extrémités par deux côtés transversaux arrondis 34 de façon à former une ligne de joint dont la courbure varie de façon continue sans point anguleux. De la sorte, l'étanchéité peut être réalisée de façon satisfaisante par un joint classique. Mais l'avantage de l'invention est que le piston couvre la plus grande partie possible du rectangle allongé A, B, C, D constitué par la face d'appui 21 de l'élément 2. 0O L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le serrage des cylindres de laminoirs, comme on l'a représenté schématiquement sur les Fig. 3 et 4. Un laminoir se compose en effet d'une cage 4 comprenant deux colonnes espacées 41 dans lesquelles sont ménagées des fenêtres 42. A l'intérieur de la cage sont disposés un certain nombre de cylindres, par exemple, dans le cas d'un laminoir quarto, deux cylindres de travail 5 et deux cylindres d'appui 50 disposés symétriquement de part et d'autre d'un plan de laminage P1 et dont les axes sont parallèles et disposés dans un plan vertical P2 perpendiculaire au plan P1 et constituant le plan de symétrie des fenêtres 42. De façon également classique, les cylindres sont portés par des arbres tournant à leurs extrémités dans des paliers 51 montés dans des empoises 52 en forme de bloc logées à l'intérieur des fenêtres 42. Habituellement, les empoises'52 sont mont-es coulissantes, sur une faible distance à l'intérieur des fenêtres 42 et l'on règle le serrage des cylindres au moyen de vis ou de vérins hydrauliques prenant appui sur le fond 43 de la cage et sur les empoises 52 des cylindres d'appui 50. La dimension des fenêtres en section transversale est limitée par les dimensions des colonnes 41 de la cage et l'on n'a pas intérêt à augmenter ces dimensions au-delà de ce qui est nécessaire pour la résistance de la cage étant donné le coût de cette pièce massive. C'est pourquoi, jusqu'à présent, on utilisait pour le serrage des cylindres un vérin unique ou plusieurs vérins répartis selon les dimensions de la fenêtre 42 en longueur et en largeur mais, en tout état de cause, les sections de travail des vérins étaient limitées. L'invention permet, sans modification de la cage, d'augmenter les surfaces utiles des vérins. En effet, comme on l'a représenté sur les figures, on réalise le déplacement de chaque empoise mobile 52 au moyen d'un vérin à section oblongue 3 dont le corps 36 prend appui sur une traverse 44 de largeur 1 égale à celle de la fenêtre 42 mais dont la longueur L est supérieure à la largeur des colonnes 41 de telle sorte que la traverse 44 s'étend en porte à faux de part et d'autre de la colonne 41 dans une direction parallèle à l'axe des cylindres. On définit ainsi une face d'appui rectangulaire d'aire supérieure à la section droite de la fenêtre 42 et qui peut être entièrement recouverte par le corps 36 du vérin, la section utile de ce dernier ayant donc une forme oblongue qui recouvre la plus grande partie possible de la face d'appui. Le piston 30 du vérin s'appuie sur l'empoise 52 au moyen d'une cale intermédiaire 45, des nervures pouvant assurer le raidissement nécessaire à la transmission des efforts de poussée. Grâce à cette disposition, on augmente la section de travail du vérin de serrage et par conséquent l'effort transmissible sur les cylindres sans modifier sensiblement la disposition de la cage de laminoir, celle- ci présentant généralement au-dessus des cylindres l'espace nécessaire pour loger le vérin oblong et la traverse 44. Dans une autre application particulière représentée sur les Fig. 5 et 6, des vérins selon l'invention sont utilisés pour le réglage du profil d'un cylindre à paroi déformable. On utilise en effet en laminage des cylindres dont on peut régler le profil pour répartir l'effort, par exemple pour corriger des défauts d'épaisseur. Un tel cylindre a été représenté schématiquement sur la Fig. 5 et comprend, de façon bien connue, un arbre central 61 sur lequel est enfilée une enveloppe tubulaire 62 présentant une certaine possibilité de déformation. Un cylindre de ce genre est décrit par exemple dans le brevet français n0 83-16341 déposé le 14 octobre 1983 par la demanderesse. L'arbre 61 présente, dans la direction de transmission de l'effort de laminage, une face d'appui plane 63 parallèle à l'axe du cylindre. Dans l'espace laissé ainsi entre la face d'appui plane 63 et la face interne 64 de l'enveloppe 62 sont placés une série de patins de maintien 65 alignés les uns à côté des autres. Chaque patin de maintien a, avantageusement, en section droite, une forme en croissant limitée, d'un c6té par une face cylindrique 66 de rayon sensiblement égal à celui de la face interne 64 de l'enveloppe tubulaire 62 et, du côtê opposé, par une face d'appui plane 67 parallèle et-en visà-vis de la face d'appui 63 de l'arbre 61. Entre les faces d'appui 63 et 67 de l'arbre et du patin de maintien 65 est placé au moins un vérin coulissant suivant une direction perpendiculaire aux faces d'appui 63 et 67 et permettant de régler la position radiale du patin -par rapport à l'enveloppe maintenue centrée par des roulements à ses extrémités. En effet, un lubrifiant est injecté entre les faces circulaires 62 et 66 de l'enveloppe et du patin pour permettre un contact glissant et, en réglant la position du patin 65, il est possible de réaliser une légère déformation radiale de l'enveloppe par rapport à son axe. -Pour augmenter la précision de réglage du profil, on est amené à utiliser un assez grand nombre de patins juxtaposés 6, 6' et par conséquent à diminuer leur largeur L2 alors que leur longueur L1 est limitée uniquement par le diamètre de l'enveloppe tubulaire et les dimensions de l'arbre 61 formant poutre. Il en résulte que la face d'appui 67 du patin a la forme d'un rectangle allongé. De ce fait, on est amené à utiliser, pour le réglage de la position du patin, deux vérins circulaires accolés mais les sections droites cumulées des pistons sont très inférieures à la section droite de la face d'appui disponible, ce qui entraîne une augmentation de la pression dans les vérins pour obtenir l'effort de réglage voulu. Pour augmenter la section utile des vérins, on peut utiliser un plus grand' nombre de vérins de plus petit diamètre alignés en deux ou trois rangées parallèles. En effet, plus le nombre des vérins est important plus la section utile cumulée se rapproche de la section rectangulaire disponible, mais, en même temps, on augmente la complexité de l'installation et la longueur des joints d'étanchéité. L'invention permet de résoudre ce-problème en utilisant un vérin unique 3 -dont la section oblongue s'inscrit au plus près dans la surface disponible de la face d'appui rectangulaire 67. Selon une disposition avantageuse, - le logement 31 du vérin 3 est ménagé à l'intérieur de la face d'appui 67 dans l'épaisseur du patin 65, la section oblongue du logement 31 étant déterminée de façon à laisser simplement sur les côtés une épaisseur de métal (e) suffisante pour résister à la pression de service. Le piston 30 du vérin 3 est fixé sur la face d'appui 63 de l'arbre, un joint d'étanchéité 35 étant placé entre les faces latérales du piston 30 et du logement 31. Grâce à cette disposition, on optimise la surface d'application de l'effort pour un encombrement donné c'est-à-dire pour la surface de la face d'appui dont on dispose. On diminue le nombre et la longueur des joints et par conséquent les risques de fuite. L'usinage est très simplifié ce qui diminue le coût du dispositif. La surface d'application de l'effort est ainsi augmentée au maximum et il en résulte une augmentation de l'effort transmissible pour une même pression de service, ou inversement, une diminution de la pression de service pour obtenir le même effort de réglage des patins. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux détails du mode de réalisation et des applications qui viennent d'être décrits, d'autres dispositions pouvant être imaginées en restant dans le cadre de protection défini par les revendications. Ainsi, dans les exemples ci-dessus, on a décrit et représenté des vérins oblongs dont la section de travail était limitée par des c6tés longitudinaux rectilignes et parallèles pour couvrir une face d'appui rectangulaire. Il serait possible, cependant, de donner aux côtés longitudinaux une certaine courbure se raccordant de façon continue aux c6tés transversaux de façon à former une ligne de joint sans point anguleux. Par exemple, des c6tés courbes de concavités opposées permettraient de limiter une surface de travail ovale alors que des c8tés courbes parallèles définiraient une surface de travail courbée, par exemple pour couvrir une face d'appui en forme de secteur circulaire. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande hydraulique par vérin du déplacement relatif de deux éléments (1 et 2) montés coulissants axialement l'un par rapport à l'autre, ledit vérin comprenant un corps (3) et un piston (30) prenant appui sur deux faces d'appui (11, 21) ménagées en vis-à-vis respectivement sur les deux éléments coulissants, caractérisé par le fait qu'au moins l'une des faces d'appui (11, 21) a une forme allongée de largeur réduite par rapport à sa longueur et que le dispositif comprend un vérin unique dont la section de travail a une forme oblongue recouvrant de façon optimale la plus grande partie de la face d'appui (11) et limitée par deux cotés longitudinaux (33) raccordés à leurs extrémités par deux c6tés transversaux arrondis (34) de façon à former, entre le piston (30) et le corps (3) du vérin, une ligne de joint sans point anguleux. 2. Dispositif de serrage des cylindres d'un laminoir comprenant une cage fixe (4) constituée de deux colonnes espacées (41) munies de fenêtres allongées (42) et au moins deux cylindres (5, 50) portés à leurs extrémités par des paliers montés dans des empoises (52) logées dans les fenêtres (42) de la cage (4), les empoises (52) d'au moins l'un des cylindres (50) étant déplaçables sous l'action d'un dispositif de serrage constitué d'au moins deux vérins (3) prenant appui respectivement sur les empoises (52) du cylindre et sur le fond (43) des fenêtres (42), caractérisé par le fait que les vérins de serrage (3) sont constitués chacun par un vérin à section oblongue selon la revendication 1, dont le corps (3) est fixé sur une traverse d'appui (44) placée dans la fenêtre (42) de la cage (4) et s'étendant en porte à faux parallèlement à l'axe du cylindre (50) de part et d'autre de la colonne (41). 3. Dispositif de réglage du profil d'un cylindre à paroi déformable comprenant un arbre central (61) en forme de poutre allongée, sur lequel est enfilée une enveloppe tubulaire (62) montée rotative autour de son axe et une pluralité de patins de maintien (65) alignés en série le long de l'axe entre une face plane d'appui (63) ménagée sur l'arbre (61) et la face interne cylindrique (64) de l'enveloppe (62), présentant du côté de l'enveloppe (62) une face circulaire cylindrique (66) de rayon sensiblement égal à celui de la face interne (64) de 1o l'enveloppe (62) et, du c6té opposé, une face d'appui plane (67) parallèle à la face d'appui (63) de l'arbre (61), des moyens hydrauliques de poussée étant disposés entre les faces d'appui (63) de l'arbre et (67) de chaque patin pour le réglage individuel de la position radiale de ce dernier, caractérisé par le fait que les moyens hydrauliques de poussée sont constitués pour chaque patin (65) d'un vérin unique (3) à section de travail oblongue selon la revendication 1, susceptible de couvrir à lui seul la plus grande partie de la face d'appui (67) du patin. 4. Dispositif de réglage selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le piston (30) du vérin prend appui sur l'arbre (61) et coulisse dans un logement (31) de section oblongue ménagé dans la face d'appui plane (67) et dans l'épaisseur du patin (65), ce dernier constituant lui-même le corps du vérin (3).