Brevet FR2652140A1 — publié le 19910322

La présente invention concerne un appareil à cylindre de pression et piston comportant un cylindre de pression avec un axe, deux extrémités et une cavité, comportant une tige de piston qui traverse, de manière étanche, au moins une extrémité, dans la direction de l'axe et qui est mobile axialement, par rapport au cylindre de pression, comportant un piston, relié à la tige de piston, à I'intérieur de la cavité, piston qui délimite, à l'intérieur de la cavité, deux compartiments de travail remplis de fluide sous pression, comportant une liaison de trop-plein entre les deux compartiments de travail, un dispositif à soupape, commandable de l'extérieur, placé dans cette liaison de trop-plein, pour l'ouverture ou la fermeture, au choix, de la liaison de trop-plein, comportant une rainure annulaire ouverte vers la surface périphérique intérieure du cylindre de pression, pratiquée dans une surface périphérique extérieure du piston ainsi qu'une bague d'étanchéité, logée dans cette rainure annulaire et qui s'applique, de manière étanche, dans une position assurant l'étanchéité, contre la surface périphérique intérieure du cylindre de pression et simultanément contre une surface de délimitation de la rainure annulaire supplémentaire, entre les deux compartiments de travail. On connaît des appareils à cylindre de pression et piston de ce type, par exemple par le document DE-OS 33 01 266. Ils sont utilisés, par exemple, pour le réglage continu de la hauteur de sièges, de plateaux de tables, de consoles d'appareils informatiques, etc... Il n'est pas exclu que ces meubles soient surchargés. Ces surcharges peuvent entraîner une détérioration des organes d'étanchéité, des dispositifs à soupape, etc... du système de levage. Le système de levage peut ainsi être mis hors service et détruit, ce qu'il convient d'éviter. L'invention a pour but de réaliser une sécurité contre les surcharges pour un appareil à cylindre de pression et piston du type précité. Pour atteindre ce but, l'invention propose que la bague d'étanchéité soit déplaçable axialement, sous l'effet d'une différence de pression, survenant pour une charge prédéterminée de l'unité (10), entre les deux compartiments de travail (15, 14), dans une position dans laquelle l'étanchéité n'est pas assurée. Pour que l'appareil à cylindre de pression et piston soit à nouveau aussitôt prêt à fonctionner, après intervention de la protection contre les surcharges, il est prévu que la bague d'étanchéité soit replacée dans sa position d'étanchéité, par une inversion du sens de la différence de pression, lorsque l'unité est déchargée. On peut permettre le passage de la position d'étanchéité à la position n'assurant pas l'étanchéité, par déplacement axial de la bague d'étanchéité, par exemple, par le fait que la rainure annulaire présente une premiere section axiale de profondeur radiale réduite, dans laquelle la bague d'étanchéité est logée, dans sa position d'étanchéité et une deuxième section axiale, de plus grande profondeur radiale, dans laquelle la bague d'étanchéité est logée dans sa position n'assurant pas l'étanchéité. Dans le cas le plus simple, la liaison supplémentaire est formée par au moins une fente annulaire, adjacente dans la direction axiale, placée entre la surface périphérique intérieure du cylindre de pression et la surface périphérique extérieure du piston. I1 est avantageux que la bague d'étanchéité, dans sa position d'étanchéité, s'applique de manière étanche contre une surface de fond de la section axiale, de profondeur radiale réduite et s'applique en même temps, de manière étanche, contre la surface périphérique intérieure du cylindre de pression et que la bague d'étanchéité, dans sa position n'assurant pas l'étanchéité, pénètre au moins partiellement dans un creux, dirigé radialement vers l'intérieur, de la section axiale et ne s'applique plus de manière étanche contre la surface périphérique intérieure du cylindre de pression. Avec cette solution, on peut être certain que la bague d'étanchéité ne quittera pas sa position étanche si le piston, en service normal, se déplace par rapport au cylindre de pression. Pour assurer un retour fiable et rapide de la bague d'étanchéité, dans sa position d'étanchéité, après achèvement de la fonction de surcharge, il est proposé que dans la position de la bague d'étanchéité, n'assurant pas l'étanchéité, il soit formé une chambre, entre la bague d'étanchéité et la rainure annulaire et que cette chambre soit en liaison avec le compartiment de travail dans lequel s'établit la plus haute pression, lorsque l'unité est déchargée. L'invention peut être appliquée notamment lorsque la tige de piston n'est guidée que par une première extrémité du cylindre de pression, créant ainsi un premier compartiment de travail du côté de la tige de piston et un deuxième compartiment de travail, du côté opposé du piston (12). Il en résulte que la bague d'étanchéité, dans sa position d'étanchéité, se trouve à proximité du deuxième compartiment de travail et dans sa position n'assurant pas l'étanchéité, à proximité du premier compartiment de travail. L'invention peut être mise en oeuvre, notamment pour les ressorts à gaz et les vérins hydropneumatiques. On peut faire varier le point d'intervention de la soupape de surcharge en dimensionnant différemment la rainure annulaire, la section transversale de la bague d'étanchéité et en faisant varier la dureté Shore du matériau de la bague d'étanchéité. La bague d'étanchéité présente, de préférence, une section transversale circulaire et est réalisée dans un matériau élastomère. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit. L'invention est représentée à titre d'exemple non limitatif aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe d'un appareil à cylindre de pression et piston, avec protection contre les surpressions suivant l'invention, placée dans le piston maintenu par une tige de piston; la figure 2 est une vue du détail Z de la protection contre les surpressions de la figure 1. L'appareil à cylindre de pression et piston 10, représenté sur la figure 1, est essentiellement constitué d'un cylindre de pression 1 l dans lequel un piston 12, guidé est déplaçable, dans les deux sens, par une tige de piston 13. Le piston 12 partage le cylindre de pression Il en un premier compartiment de travail 14 et en un deuxième compartiment de travail 15 qui sont remplis d'un fluide hydraulique. Le deuxième compartiment de travail 15, éloigné de la tige de piston 13, est séparé d'un remplissage de gaz sous pression 17, par un piston de séparation 16 flottant. Le piston de séparation 16 est rendu étanche par rapport à la paroi intérieure du tube de pression 11, par un joint d'étanchéité 16a de piston de séparation. Dans le piston 12, on prévoit un dispositif à soupape 18 qui peut réaliser une liaison d'écoulement entre le premier compartiment de travail 14 et le deuxième compartiment de travail 15, par une ouverture de trop-plein 18a. Le dispositif à soupape 18 peut être déclenché par un dispositif de déclenchement non représenté, par lequel le piston 12 est déplaçable en continu dans le tube de pression i1. Comme le montre la figure 2, le piston 12 est pourvu, radialement à l'extérieur, d'une rainure 19 continue dans laquelle on peut placer une bague d'étanchéité 20 en élastomère. La rainure 19 présente un fond de rainure 22 qui, comme représenté sur la figure 1, correspond à peu près aux dimensions de la bague d'étanchéité 20. Comme protection contre les surpressions suivant l'invention, la rainure 19 est pourvue d'un élargissement 21 qui présente une hauteur d'élargissement 23 prédéterminée. L'élargissement 21 est dirigé radialement vers l'intérieur et communique avec le premier compartiment de travail 14, par un alésage 24. Dans le cas o l'élargissement 21 est disposé autrement, l'alésage 24 peut aussi passer dans le deuxième compartiment de travail 15. Les deux compartiments de travail 14, 15 sont remplis de liquide. Le compartiment de travail 15 est adjacent, par le piston de séparation 16, à un compartiment de gaz 17 qui contient un gaz sous pression. Si, comme sur la figure 1, l'appareil est déchargé et le dispositif à soupape 18 fermé, la position du piston 12 et de la tige de piston 13 est définie par rapport au tube de pression 11. I1 s'établit un état d'équilibre entre les pressions régnant dans le compartiment de travail 14 et dans le compartiment de travail 15. Dans cet état d'équilibre, la pression régnant dans le compartiment de travail 14 est supérieure à celle du compartiment de travail 15. Ceci s'explique par le fait que la pression régnant dans le compartiment de travail 14 agit sur une plus petite surface du piston que la pression régnant dans le compartiment de travail 15. Etant donné que la pression du compartiment de travail 14 est supérieure à celle régnant dans le compartiment de travail 15, par suite de la différence de pression entre la pression plus élevée du compartiment de travail 14 et la pression réduite du compartiment de travail 15, la bague d'étanchéité 20 est maintenue dans la position d'étanchéité qui est représentée sur la figure 1. Dans ce cas, la bague d'étanchéité s'applique, de manière étanche, contre la surface périphérique intérieure Ila du cylindre de pression 11 et contre la surface de fond 19al de la section axiale 19a de la rainure annulaire 19. La bague d'étanchéité 20, de section transversale circulaire, a des dimensions telles qu'elle s'applique, de manière étanche, contre la surface périphérique intérieure 1la et contre la surface de fond 19al. La fente 25, comprise entre le piston 12 et le cylindre de pression 11, est ainsi rendue étanche. Si une charge P s'exerce sur l'appareil à cylindre de pression et piston 10, dans le sens suivant lequel la tige de piston 13 est pressée contre l'extrémité supérieure du cylindre de pression 11 et si, simultanément, le dispositif à soupape 18 continue d'être fermé, la pression s'élève dans le compartiment de travail 15. La pression du compartiment de travail 15 peut ainsi devenir supérieure à celle du compartiment de travail 14. Ceci signifie que la différence de pression s'inverse entre les deux compartiments de travail 14, 15. Pour une grandeur prédéterminée de cette différence de pression inversée, la bague d'étanchéité 20 se déplace dans la section axiale 19b de la rainure 19. Etant donné que cette section axiale 19d présente une plus grande profondeur radiale que la section axiale 19a, la bague d'étanchéité peut se déplacer vers l'intérieur, dans le creux 21, de sorte qu'elle n'est plus en contact étanche avec la surface périphérique intérieure 1 la du cylindre de pression 11. Il existe, désormais, une liaison de trop-plein à travers les fentes , 26, de sorte que la pression régnant dans le compartiment de travail 15 est réduite. La bague d'étanchéité 20 a donc la fonction d'une soupape de surpression qui empêche qu'une pression trop élevée ne s'établisse dans le compartiment de travail 15. Dans la position de la bague d'étanchéité 20, n'assurant pas l'étanchéité, selon la figure 2, le creux 21 forme avec la bague d'étanchéité , une chambre qui communique avec le compartiment de travail 14, par l'alésage 24. Si la charge P cesse, l'état d'équilibre se rétablit, c'est-à-dire que la pression régnant dans le compartiment de travail 14 devient supérieure à celle du compartiment de travail 15. L'augmentation de la pression du compartiment de travail 14 agit dans la chambre 21 et s'exerce sur la face radialement intérieure de la bague d'étanchéité 20. La bague d'étanchéité 20 est ainsi replacée dans la position d'étanchéité de la figure 1. En faisant varier la dureté Shore de la bague d'étanchéité ainsi que la différence de profondeur radiale entre les deux sections axiales 1l9a et l9b de la rainure annulaire 19, on peut faire varier le point d'intervention de la soupape de surpression. En fonctionnement normal, la bague d'étanchéité 20 reste normalement dans sa position d'étanchéité selon la figure 2. On peut y parvenir, sans problème, en réglant la friction entre la bague d'étanchéité 20 et la surface périphérique intérieure lIa, de manière qu'elle soit inférieure à la friction entre la bague d'étanchéité 20 et le fond de rainure 19al. Même si le piston 12 se déplaçait vers le haut, après ouverture du dispositif à soupape 18, et si la bague d'étanchéité 20 parvenait dans la position de la figure 2, ceci serait sans conséquence négative, car après fermeture du dispositif à soupape, la différence de pression entre la pression plus élevée du compartiment de travail 14 et la pression inférieure du compartiment de travail 15, entraînerait nécessairement un rappel de la bague d'étanchéité 20, dans la position de la figure 1. REVENDICATIONS 1. Appareil à cylindre de pression et piston (10) comportant un cylindre de pression avec un axe, deux extrémités et une cavité (14, 15, 17), une tige de piston (13) qui traverse, de manière étanche, au moins une extrémité, dans la direction de l'axe et qui est mobile axialement, par rapport au cylindre de pression (11), un piston (12), relié à la tige de piston (13), à l'intérieur de la cavité, piston qui délimite, à l'intérieur de la cavité (14, 15, 17), deux compartiments de travail (14, 15) remplis de fluide sous pression, une liaison de trop-plein (18a) entre les deux compartiments de travail (14, 15), un dispositif à soupape (18), commandable de l'extérieur, placé dans cette liaison de trop-plein (18a), pour l'ouverture ou la fermeture, au choix, de la liaison de trop- plein (18a), une rainure annulaire (19) ouverte vers la surface périphérique intérieure (1la) du cylindre de pression (11), pratiquée dans une surface périphérique extérieure du piston (12) ainsi qu'une bague d'étanchéité (20), logée dans cette rainure annulaire (19) et qui s'applique, de manière étanche, dans une position assurant l'étanchéité, contre la surface périphérique intérieure (1la) du cylindre de pression (11) et simultanément contre une surface de délimitation (19al) de la rainure annulaire (19), de manière à assurer l'étanchéité d'une liaison supplémentaire (25, 26), entre les deux compartiments de travail (14, 15), caractérisé en ce que la bague d'étanchéité (20) est déplaçable axialement, sous l'effet d'une différence de pression, survenant pour une charge prédéterminée de l'unité (10), entre les deux compartiments de travail (15, 14), dans une position dans laquelle l'étanchéité n'est pas assurée. 2. Appareil à cylindre de pression et piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague d'étanchéité (20) peut être replacée dans sa position d'étanchéité, par une inversion du sens de la différence de pression, lorsque l'unité (10) est déchargée. 3. Appareil à cylindre de pression et piston selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la rainure annulaire (19) présente une première section axiale (19a) de profondeur radiale réduite, dans laquelle la bague d'étanchéité (20) est logée, dans sa position d'étanchéité et une deuxième section axiale (19d), de plus grande profondeur radiale, dans laquelle la bague d'étanchéité (20) est logée dans sa position n'assurant pas l'étanchéité. 4. Appareil à cylindre de pression et piston selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caratérisé en ce que la liaison supplémentaire (25, 26) est formée par au moins une fente annulaire (25, 26), adjacente dans la direction axiale (19), placée entre la surface périphérique intérieure (la) du cylindre de pression (11) et la surface périphérique extérieure du piston (12). 5. Appareil à cylindre de pression et piston selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que, dans sa position d'étanchéité, la bague d'étanchéité (20) s'applique de manière étanche contre une surface de fond (19al) de la section axiale (19a), de profondeur radiale réduite et s'applique, en même temps, de manière étanche, contre la surface périphérique intérieure (Ila) du cylindre de pression (11) et en ce que, dans sa position n'assurant pas l'étanchéité, la bague d'étanchéité (20) pénètre, au moins partiellement, dans un creux (21), dirigé radialement vers l'intérieur, de la section axiale (19b) et ne s'applique plus de manière étanche contre la surface périphérique intérieure (la) du cylindre de pression (11). 6. Appareil à cylindre de pression et piston selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce que, dans la position de la bague d'étanchéité (20) n'assurant pas l'étanchéité, il se forme une chambre (21), entre la bague d'étanchéité (20) et la rainure annulaire (19) et en ce que cette chambre (21) est en liaison (24) avec le compartiment de travail (14) dans lequel s'établit la plus haute pression, lorsque l'unité (10) est déchargée. 7. Appareil à cylindre de pression et piston selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la tige de piston (13) n'est guidée que par une première extrémité du tube de pression (11), créant ainsi un premier compartiment de travail (14) du côté de la tige de piston (11) du piston (12) et un deuxième compartiment de travail (15) du côté opposé du piston (12) et en ce que, dans sa position d'étanchéité, la bague d'étanchéité (20) se trouve à proximité du deuxième compartiment de travail (15) et, dans sa position n'assurant pas l'étanchéité, se trouve à proximité du premier compartiment de travail (14). 8. Appareil à cylindre de pression et piston selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les deux compartiments de travail (14, 15) contiennent un gaz sous pression. 9. Appareil à cylindre de pression et piston selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les deux compartiments de travail (14, 15) sont remplis d'un liquide et en ce que le remplissage de liquide d'au moins l'un (15) des compartiments de travail (14, 15) est adjacent à un compartiment de compensation (17) élastique. 10. Appareil à cylindre de pression et piston selon la revendication 9, caratérisé en ce que le compartiment de compensation (17) élastique est séparé de l'un (15) des deux compartiments de travail (14, 15) par une cloison mobile (16) et est rempli d'un gaz sous pression. 11. Appareil à cylindre de pression et piston selon l'une quelconque des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que la différence de profondeur radiale des deux sections axiales (19a, 19b) est variable. 12. Appareil à cylindre de pression et piston selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la bague d'étanchéité (20), considérée dans une coupe contenant l'axe, présente une section transversale à peu près circulaire. 13. Appareil à cylindre de pression et piston selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la bague d'étanchéité (20) est réalisée dans un matériau élastomère. 14. Appareil à cylindre de pression et piston selon la revendication 13, caractérisé en ce que la dureté Shore du matériau élastomère est variable.