Brevet FR2615914A1 — publié le 19881202

VERIN HYDRAULIQUE OU PNEUMATIQUE EQUIPE D'UN COUSSINET D'ETANCHEITE A DEMONTAGE RAPIDE DESCRIPTION L'invention concerne un verin hydraulique ou pneumatique dans lequel la fixation mécanique du coussinet d'étanchéité monté à l'extrémité ouverte du cylindre est assurée par des moyens permettant un démontage relativement simple et rapide du coussinet, quel que soit l'environnement dans lequel travaille le vérin. L'invention s'applique à tous les vérins et, plus avantageusement à ceux de grande taille fonctionnant dans un environnement particulièrement défavorable, tels que les étançons qui équipent les piles hydrauliques de soutènement marchant dans les exploitations minières. Cette application n'est toutefois pas l-imitative, L'invention pouvant être utilisée dans tous les vérins hydrauliques et pneumatiques existants, qu'il s'agisse de vérins à simple effet, à double effet, télescopiques, etc... Dans le cas d'un vérin télescopique, celui-ci comporte plusieurs coussinets d'étanchéité dont la fixation est assurée conformément à l'invention. La figure 1 représente, partiellement en coupe, un vérin hydraulique à double effet de conception classique. Dans cette conception, le coussinet d'étanchéité 10 est pourvu d'un filetage généralement micrométrique, par lequel il est vissé dans un taraudage formé à l'extrémité ouverte du cylindre 12. Lorsque le coussinet est monté, un épaulement 1ûb formé sur celui-ci est en appui contre la face d'extrémité du cylindre 12. Pour remplir sa fonction d'étanchéité, le coussinet 10 porte différents joints d'étanchéité. Habituellement, ces joints comprennent un joint racleur 16 tourné vers l'extérieur et en contact avec le piston 14, un joint à simple effet 18, également en contact avec le piston 14 et prévu pour résister à la pression interne du vérin, et un joint torique 20 assurant l'étanchéité entre le coussinet 10 et Le cylindre 12. Dans la conception représentée sur la figure 1, un joint d'étanchéité 22 est également interposé entre l'épaulement lOb et la face d'extrémité du cylindre 12. Enfin, le coussinet 10 porte deux bagues 24 évitant un contact direct de ce coussinet avec le piston 14. Au cours du temps, les matériaux constituant Les différents joints 16 à 22 portés par le coussinet 10 vieillissent et perdent de leur efficacité. Il est donc nécessaire de procéder périodiquement à leur remplacement. Dans le cas des étançons utilisés dans les exploitations minières, cette opération de maintenance est effectuée à des intervalles compris généralement entre un an et un an et demi. Dans la conception actuelle représentée sur la figure 1, ces opérations de maintenance sont longues, difficiles et coûteuses. En effet, l'environnement dans lequel travaille le vérin (boues, atmosphère corrosive, etc...) ainsi que le fluide assurant son fonctionnement conduisent fréquemment à une corrosion importante entre le coussinet et son logement. Le démontage du coussinet peut même devenir pratiquement impossibte lorsque cette corrosion s' accompagne d'une déformation tel le qu'une ovalisation du cylindre. Le montage du coussinet d'étanchéité par vissage dans l'extrémité du cylindre a aussi pour inconvénients de nécessiter un outillage spécifique et d'être relativement long car il exige de visser le coussinet sur un grand nombre de tours. Une autre technique de blocage connue des coussinets de vérins consiste à introduire un jonc circulaire dans deux gorges en vis-à-vis formées respectivement sur le coussinet et dans l'extremité du cylindre. Ce jonc est mis en place à l'aide d'un marteau pneumatique, par une entailLe formée à cet effet dans la paroi du cylindre, au droit desdites gorges. Comme la précédente, cette technique pose de nombreux problèmes lors du montage et du démontage des coussinets d'étanchéité. En particuLier, les opérations de maintenance sont également longues, délicates et couteuses, principalement en raison de la corrosion importante qui est constatée couramment entre le coussinet et son logement. De plus, le montage et le démontage des coussinets sont effectués au moyen d'outils spéciaux et le jonc doit etre remplacé lors du remontage. L'invention a précisément pour objet un vérin hydraulique ou pneumatique dans lequel le blocage du coussinet d'étanchéité est assuré par un mécanisme dont le montage et le démontage peuvent être effectués de façon sensiblement plus simple et plus rapide qu'avec les techniques antérieures connues, meme lorsque les conditions de fonctionnement du vérin sont particulièrement-difficiles. Selon L'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'un vérin comprenant au moins un piston apte à coulisser dans un cylindre présentant une extrémité ouverte, sous l'action d'un fluide sous pression, et au moins un coussinet d'étanchéité monté par des moyens de solidarisation dans l'extrémité ouverte du cylindre, caractérisé en ce que les moyens de solidarisation comprennent - un jonc circulaire segmenté en au moins deux segments aptes à être introduits radialement dans une gorge circulaire formée dans l'extrémité ouverte du cylindre, ce jonc étant en contact avec le coussinet d'étanchéité, - au moins un organe de blocage des segments dans ladite gorge, présentant une partie de diamètre réduit apte à se loger à l'intérieur du jonc, pour empêcher Le déplacement vers l'intérieur des différents segments, et - des moyens de fixation démontables de l'organe de blocage dans l'extrémité ouverte du cylindre. Grâce à ces caractéristiques, un opérateur peut toujours monter et démonter le coussinet en un temps sensiblement plus court qu'avec les techniques utilises actuellement, et sans avoir recours à un outillage spécial, meme s'il existe une corrosion importante entre le coussinet et le cylindre et une déformation de ce dernier. Pour faciliter l'introduction des différentes parties du jonc dans la gorge, le jonc présente de préférence un bord périphérique intérieur tronconique normalement en appui sur une surface extérieure tronconique formée sur la partie de diamètre réduit de l'organe de blocage. Afin que la tenue mécanique du jonc soit maximale, les flancs de la gorge, les faces correspondantes du jonc et la face d'extrémité du coussinet sont généralement planes, parallèles entre elles et perpendiculaires à l'axe du vérin. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, l'organe de blocage est une bague qui porte un joint racleur en contact avec la surface extérieure du piston. Afin que le montage et le démontage du coussinet s'effectuent faciLement, sans aucune rotation de pièce, les moyens de fixation démontables comprennent de préférence un circlips monté dans une deuxième gorge formée dans l'extrémité ouverte du cylindre, ce circlips étant en contact avec une face d'extrémité de la bague. Pour faciliter le démontage, la bague, chacun des segments du jonc et le coussinet présentent, sur leurs faces tournées vers l'extrémité ouverte du cylindre, des trous borgnes, de préférence taraudés, orientés parallèlement à l'axe du vérin. Au moyen de tiges ou de vis reçues dans ces trous, on extrait facilement la bague, les différents segments du jonc et le coussinet après démontage du circlips. Un mode de réalisation particulier de l'invention va maintenant être décrit, à titre d'exemple nullement limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1, déji décrite, est une vue de cêté et en coupe partielle d'un vérin existant dans lequel le coussinet est vissé dans l'extrémité du cylindre, - la figure 2 est une vue de côté et en coupe partiel le représentant à plus grande échelle l'extrémité d'un vérin conforme à l'invention, et - la figure 3 est une vue en perspective éclatée representant le mécanisme de blocage du coussinet d'étanchéité conforme à l'invention. Sur la figure 2, on a représenté l'extrémité ouverte du cylindre 112 d'un vérin hydraulique réalisé conformément à l'invention. De façon habituelle, l'étanchéité entre le cylindre 112 et le piston 114 du vérin est assurée par un coussinet d'étanchéité 110 monté dans l'extrémité ouverte du cylindre. Ce coussinet 110 a la forme d'un manchon tubulaire dont la face d'extrémité tournée vers l'intérieur du vérin est en appui contre un épaulement 112a formé dans le cylindre 112. La face d'extrémité du coussinet 110 tournée vers l'extérieur du vérin est plane et perpendiculaire à l'axe du vérin, et elle est située en retrait par rapport à la face d'extrémité correspondante du cylindre 112. Conformément à l'invention, l'espace annulaire formé entre le cylindre et le piston et délimité entre les faces d'extrémité tournées vers l'extérieur du vérin du coussinet 110 et du cylindre 112 sert à loger des moyens 126 permettant de solidariser le coussinet de l'extrémité du cylindre. Ces moyens de solidarisation 126 comprennent tout d'abord un jonc circulaire segmenté 128 constitué de plusieurs segments 129 disposés bout à bout avec un certain jeu entre eux. Comme l'illustre mieux la figure 3, ce jonc 128 est formé de préférence d'au moins quatre segments 129 disposés bout à bout et dont les faces d'extrémité sont contenues dans des plans passant par l'axe du vérin, à l'exception de deux d'entre elles qui sont parallèles entre elles et à l'axe du vérin et se font face. Entre ces deux dernières faces est placé un autre segment 129a formant clé, dont les faces d'extrémité sont parallèles. Cette configuration permet le montage et le démontage du jonc 128, tout en conférant à ce dernier une fois monté des surfaces d'appui maximum. Le jonc 128 est placé dans une gorge circulaire 130 formée à l'intérieur de l'extrémité ouverte du cylindre 112. Plus précisément, les flancs de la gorge 130 ainsi que les faces correspondantes du jonc 128 étant de préférence planes et orientées perpendiculairement à l'axe du vérin, le flanc de la gorge 130 le plus proche de l'intérieur du vérin affleure normalement la face d'extrémité du coussinet 110 tournée vers l'extérieur du vérin, lorsque le coussinet est en appui sur l'épaulement 112a. Le blocage du coussinet est ainsi assuré lorsque le jonc 128 est en place dans la gorge 130. Comme le montre la figure 3, les différents segments 129 du jonc 128 sont introduits radialement et l'un après l'autre dans la gorge 130, puis la clé 129a est introduite également radialement pour compléter et verrouiller le jonc. De préférence, le jonc segmenté 128 présente un bord périphérique intérieur tronconique 128a jouant le rôle d'une rampe tournée vers l'extérieur du vérin. Les moyens de solidarisation 126 comprennent dé plus une bague ou anneau de blocage 132. Cette bague 132 présente vers l'intérieur du vérin une partie de diamètre réduit pourvue d'une surface extérieure tronconique 132a dont le diamètre diminue vers l'intérieur du vérin, cette surface étant complémentaire du bord 128a du jonc 128. Ainsi, l'enfoncement de la bague 132 dans l'extrémité ouverte du cylindre 112 a pour effet d'enfoncer les segments 129 et 129a du jonc 128 dans la gorge 130, sous l'effet de la coopération de la surface 132a avec le bord tronconique 128a. Enfin, les moyens de solidarisation 126 comprennent des moyens permettant de fixer de façon démontable la bague 132 dans l'extrémité ouverte du cylindre 112. De préférence et comme l'illustrent les figures 2 et 3, ces moyens de fixation comprennent un circlips 134 qui est reçu dans une gorge 136 formée dans l'extrémité ouverte du cylindre, en un emplacement tel que le circlips 134 est en contact avec la face d'extrémité de la bague 132 tournée vers l'extérieur du vérin lorsque le coussinet 110, le jonc 128 et la bague 132 Sont en place. La mise en place et le démontage du circlips 134 s'effectuent sans difficulté à l'aide d'une pince à circlips, même en cas de grippage ou de déformation du cylindre. Dans la pratique, le contact entre les différentes pièces au contact de l'assemblage qui vient d'être décrit (c'està-dire les contacts coussinet 110-cylindre 112 ; jonc 128coussinet 11û et circlips 134-bague 132S peuvent se faire de façon indirecte, au travers de joints déformables (non représentés). Ces joints ont alors pour fonction de compenser des imprécisions d'usinage ainsi que l'usure des pièces. Pour faciliter leur démontage, la bague 132, le coussinet 110 et chacun des segments 129 et 129a du jonc 128 présentent de préférence, sur leurs faces tournées vers l'extrémité ouverte du cylindre 112, des trous borgnes 132b, 110a et 129b, respectivement, dont les axes sont approximativement parallèles à l'axe du vérin. Ces trous 132b, 129b et 110a sont disposés de façon à être accessibles par l'extrémité ouverte du cylindre après enlèvement des pièces qui les recouvrent. Ils sont de préférence taraudés, afin de recevcir des vis ou des tiges filetées facilitant l'extraction des pièces. Ces trous peuvent toutefois ne pas être filetés, notamment dans le cas des trous 129b formés dans les segments du jonc, pour permettre l'introduction de tiges sur lesquelles un effort radial est appliqué. Le démontage de la bague 132,du jonc segmenté 128, puis du coussinet 11C peut ainsi être réalisé sans difficulté, indépendamment de la corrosion qui a pu se produire lors du fonctionnement du vérin. Par rapport aux vérins existants, le temps de montage et surtout de démontage du coussinet- est donc sensiblement réduit, de même que son coût. Des essais effectués sur un vérin équipé d'un piston de 250 mm de diamètre et réalisé de la manière qui vient d'être décrite ont montré qu'un tel vérin pouvait supporter sans dommage des montées en pression de 1200 bars sur plusieurs milliers de cycles. Comme dans les vérins classiques, le coussinet 110 est équipé intérieurement de deux bagues 124 au travers desquelles ce coussinet est en contact avec le piston 114. Un joint à simple effet 118 assurant l'étancheité entre le coussinet et le piston en réponse à la pression régnant dans le vérin est également placé à l'intérieur du coussinet 110, entre les bagues 124. Enfin, un joint torique 120 est placé à l'extérieur du coussinet 110, pour assurer l'étanchéité entre ce dernier et le cylindre 112. En revanche, selon l'invention le joint racleur 116 est de préférence porté par la bague 132. En variante, la bague 132 et le racleur 116 peuvent être réalisés en une seule pièce, en un matériau élastomère. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais en couvre toutes les variantes. Ainsi, le circlips 134 peut être remplacé par une bague à baionnette, cette bague pouvant en outre être réalisée en une seule pièce avec la bague 132. La découpe des différents segments constituant le jonc 128 peut aussi être réalisée de façon différente, les faces d'extrémité de ces segments étant par exemple biseautées pour permettre leur montage et leur démontage dans un ordre quelconque, sans l'aide d'une clé. Cette solution est toutefois moins satisfaisante que la solution décrite précédemment, car elle conduit à introduire des discontinuités dans les flancs du jonc. REVENDICATIONS 1. Vérin comprenant au moins un piston (112) apte à coulisser dans un cylindre (114) présentant une extrémité ouverte, sous l'action d'un fluide sous pression, et au moins un coussinet d'étanchéité (110) monté par des moyens de solidarisation (126) dans l'extrémité ouverte du cylindre, caractérisé en ce que les moyens de solidarisation (126) comprennent :: - un jonc circulaire (128) segmenté en au moins deux segments (129) aptes à être introduits radialement dans une gorge circulaire (130) formée dans l'extrémité ouverte du cylindre, ce jonc étant en contact avec le coussinet d'étanchéité (110), - au moins un organe de blocage (132) des segments dans ladite gorge, présentant une partie de diamètre réduit apte à se loger à l'intérieur du jonc, pour empecher le déplacement vers l'intérieur des différents segments, et - des moyens de fixation démontables (134) de l'organe de blocage (132) dans l'extrémité ouverte du cylindre. 2. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le jonc (128) présente un bord périphérique intérieur tronconique (12ex) normalement en appui sur une surface extérieure tronconique (132a) formée sur la partie de diamètre réduit de l'organe de blocage (132). 3. Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les flancs de la gorge (130), les faces correspondantes du jonc (128) et la face d'extrémité du coussinet (10) sont planes, parallèles entre elles et perpendiculaires à l'axe du vérin. 4. Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'organe de blocage est une bague (132) portant un joint racleur (116) en contact avec la surface extérieure du piston (114). 5. Vérin selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de fixation démontables comprennent un circlips (134) reçu dans une deuxième gorge (136) formée dans l'extrémité ouverte du cylindre (112), ce circlips étant en contact avec une face d'extrémité de la bague (132). 6. Verin selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que des trous borgnes (132a) tournés vers l'extrémité ouverte du cylindre sont formés dans ladite bague (132), dans chacun des segments (129) du jonc et dans le coussinet (110), parallèlement à l'axe du vérin, pour permettre le démontage de la bague (132) à l'aide de tiges ou de vis reçues dans ces trous. 7. Vérin selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le jonc (128) est formé d'au moins quatre segments (129) disposés bout à bout, et d'une clé (129a) disposée entre deux desdits segments (129) et ayant des faces d'extrémité parallèles entre elles, ainsi qu'à l'axe du vérin.