Brevet FR2675214A1 — publié le 19921016

i La présente invention concerne un dispositif d'étanchéité d'un vérin de travail actionné par un fluide de pression, à travers lequel un élément de couplage axialement mobile et relié au piston de travail, en particulier un moyen de traction, est guidé hors de l'espace interne du vérin de façon étanche au fluide de pression. Le dispositif d'étanchéité pour l'élément de couplage guidé vers l'extérieur hors de l'espace interne du vérin, comme par exemple une tige de piston ou une bande de traction d'un vérin de travail actionné par un fluide de pression, subit une sollicitation mécanique particulière Ce dispositif d'étanchéité doit assurer, dans la condition du frottement créé par le déplacement axial sur la tige de piston ou la bande de traction, une étanchéification suffisante de l'espace interne du vérin On connaît un dispositif d'étan- chéité pour des vérins de travail dits sans tige de piston et, en conséquence, munis d'une bande de traction, par le brevet DE-3 914 889 Dans ce vérin de travail sans tige de piston, des chambres de réception pour les éléments d'étan- chéité sont prévues dans les couvercles du vérin, éléments d'étanchéité à travers lesquels la bande de traction est guidée hors de l'espace interne du vérin de façon étanche. La bande de traction est dans ce cas un ruban d'acier plat. De plus, les extrémités du ruban d'acier, guidées vers l'extérieur de façon étanche aux deux extrémités de l'espace interne du vérin, sont renvoyées par des rouleaux de renvoi parallèlement au vérin, et reliées à un chariot de prise de force, qui est guidé de façon mobile à la périphérie externe du vérin Chacun des dispositifs d'étanchéité est constitué, dans ce cas, de deux éléments d'étanchéité, qui, tout d'abord réunis et introduits dans les chambres de réception correspondantes dans les couvercles du vérin, fournissent l'étanchéification En l'occurrence, les moitiés du dispositif d'étanchéité ou les éléments d'étanchéité sont munis à chaque fois d'une lèvre d'étanchéité, lèvres qui, dans l'état réuni, reposent de façon opposée sur la bande de traction transversalement à la direction du déplacement ou à l'axe longitudinal de la bande de traction La bande de traction réalisée dans ce cas en tant que ruban d'acier est mince, pour des raisons de souplesse, ce qui est nécessaire du fait du guidage sur les rouleaux de renvoi Néanmoins, les lèvres d'étanchéité n'adhèrent pas de façon optimale dans la zone des bords dans le cas de bandes de traction usuelles De ce fait, dans ces zones, il se crée des défauts d'étanchéité Les bords de telles bandes de traction peuvent être cependant également tranchants, de sorte qu'ils coupent les lèvres d'étanchéité, lors d'un déplacement latéral possible de la bande de traction pendant le mouvement, et, ainsi, suppriment de même l'effet d'étanchéification dans cette zone. Par le brevet DE-1 293 037, on connaît un dispositif d'étanchéité du type indiqué, dans lequel, en utilisant un ruban d'acier en tant que moyen de traction, des éléments élastiques en forme de barre pour l'étanchéification des moyens de tractions sont prévus, qui sont agencés dans les couvercles du vérin transversalement à l'axe longitudinal de la bande de traction Ces éléments cylindriques élastiques sont agencés sous une contrainte mécanique dans les couver- cles du vérin et adhèrent ainsi au ruban d'acier. En l'occurrence, on peut en vérité se passer de lèvres d'étanchéité, du fait que les éléments élastiques présentent une section transversale ronde Cependant, il se produit dans ce cas le même effet que dans le dispositif d'étan- chéité connu cité ci-dessus Dans ce cas également, on ne peut obtenir qu'une étanchéification insuffisante dans la zone des bords du ruban d'acier ou de la bande de traction. En utilisant un moyen de traction ayant une nouvelle section transversale s'écartant du "ruban d'acier" connu, on ne peut de toute façon plus utiliser les dispositifs d'étanchéité du type connu. On connaît des moyens de traction présentant une section transversale s'écartant de la forme circulaire ou de la forme typique du ruban d'acier, par le brevet EP-0 384 032. En l'occurrence, on propose, entre autres, une bande de traction présentant une section transversale ovale Dans ce cas, la bande de traction est réalisée en une matière synthétique souple, laquelle est renforcée, intérieurement, par exemple par des cordons de traction noyés Un tel moyen de traction, comme on l'a déjà dit ci-dessus, ne peut pas être étanchéifié par des dispositifs d'étanchéité usuels. En conséquence, l'invention a pour but de fournir un dispo- sitif d'étanchéité pour des vérins de travail actionnés par un fluide de pression, qui, en particulier, lors de l'uti- lisation de l'élément de couplage réalisé en tant que moyen de traction ayant une section transversale constante s'écartant de la forme circulaire, permet d'obtenir une meilleure étanchéification de l'espace interne du vérin dans toutes les conditions d'utilisation possibles. A cet effet, le dispositif d'étanchéité d'un vérin de travail actionné par un fluide de pression, du type indiqué ci-dessus, est remarquable, selon l'invention, en ce que le dispositif d'étanchéité est réalisé en une seule pièce et en forme de coupe, et le fond du dispositif d'étanchéité est muni d'un fourreau s'amincissant coniquement en direction axiale vers l'intérieur en forme de coupe du dispositif d'étanchéité, et en ce que le fourreau est muni d'une ouverture d'étanchéité pour le passage de l'élément de couplage, et le dispositif d'étanchéité est muni, dans la zone de l'extrémité ouverte à la périphérie externe, d'une bague d'étanchéité. Une série d'avantages résulte de l'invention Un premier avantage consiste en ce que, lors de l'utilisation de bandes de traction connues ayant une section transversale avanta- geuse s'écartant de la forme circulaire ou de la forme usuelle de la section transversale d'un ruban d'acier, on obtient une meilleure étanchéification de l'espace interne du vérin, en ce que le dispositif d'étanchéité entoure le moyen de traction de façon étanche. Ainsi, on estime que les déplacements en hauteur et latéraux possibles en fonctionnement du moyen de traction seront compensés par la forme et la structure du dispositif d'étanchéité et que, dans toutes les situations de service, une bonne étanchéification sera garantie La possibilité de déplacement en hauteur et latérale tout en maintenant en même temps une étanchéification optimale est fournie en ce que la zone de paroi entre la bague d'étanchéité et le fond du dispositif d'étanchéité est plus mince par rapport à d'autres épaisseurs de paroi Ainsi, le fond du dispositif d'étanchéité, qui est muni du fourreau contenant l'ouverture d'étanchéité, peut se déplacer de façon adaptée au mouvement de la bande de traction, la bague d'étanchéité externe n'étant pas coincée ou soulevée de la surface d'étanchéité correspondante dans le couvercle du vérin En conséquence, cette zone de paroi amincie présente un effet élastique de soufflet Les accumulations de matière triangulaires, qui se trouvent sur les côté latéraux du fourreau sur le fond du dispositif d'étanchéité ou y sont reliées, garantissent que les côtés longitudinaux de l'ouverture d'étanchéité con- servent une statique correspondante et, ainsi, une tension correspondante pour presser la bande de traction Pour encore augmenter cette précontrainte de façon avantageuse, l'ouverture d'étanchéité est préformée de façon convexe dans la zone des côtés longitudinaux Grâce à cela, on obtient une application particulièrement avantageuse dans le cas de bandes de traction ayant une section transversale plate ovale Comme les bords de l'ouverture d'étanchéité sont arrondis, ils s'adaptent ainsi de façon souple à la bande de traction conformée de façon correspondante et empêchent, d'une part, une entaille dans cette zone de bords et, d'autre part, permettent d'obtenir, par rapport à l'état connu de la technique, une étanchéification augmentée, même dans cette zone de bords critique La bague d'étanchéité, formée en une seule pièce dans la zone de l'extrémité ouverte du dispositif d'étanchéité en forme de coupe à la périphérie externe, est réalisée de sorte qu'elle comporte deux lèvres d'étanchéité parallèles Ces lèvres d'étanchéité à la périphérie externe ont la fonction d'un dispositif d'étanchéité statique, c'est-à-dire que les lèvres d'étan- chéité ne se déplacent pas par rapport à la paroi du cou- vercle du vérin sur lequel elles s'appuient L'ouverture d'étanchéité ayant la section transversale plate ovale présente, en revanche, la fonction d'un dispositif d'étan- chéité dynamique, c'est-à-dire, d'une part, d'étanchéifier la bande de traction se déplaçant axialement à entourer et, ainsi, l'espace interne du vérin et, d'autre part, de compenser les déplacement latéraux et en hauteur de la bande de traction relativement à l'effet d'étanchéification, ce qui, grâce à la réalisation selon l'invention, est obtenu de façon simple mais efficace. L'agencement d'un bourrelet de renforcement dans la zone de la bague d'étanchéité externe et d'un bourrelet d'appui sur le fond du dispositif d'étanchéité dans la zone du fourreau présente l'avantage que, lorsqu'il se produit des déplace- ments en hauteur et latéraux de la bande de traction, d'une part, la bague d'étanchéité externe est toujours en appui et, d'autre part, l'ouverture d'étanchéité interne suit toujours la bande de traction sans s'écarter Ainsi, dans chaque situation de service, on obtient un effet d'étanché- ification optimal Avantageusement, le dispositif d'étan- chéité est constitué d'une matière synthétique élastique, qui, de façon simple, peut être réalisée par une technique d'injection de matière synthétique. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue partielle d'un vérin de travail sans tige de piston comportant un dispositif d'étanchéité de la bande de traction. La figure 2 est une vue de face du dispositif d'étanchéité. La figure 3 est une vue de côté en coupe selon la ligne A-A de la figure 2 du dispositif d'étanchéité. La figure 4 est une vue de côté en coupe selon le ligne C-C de la figure 2 du dispositif d'étanchéité. La figure 1 montre une partie d'un vérin de travail sans tige de piston, avec agencement du dispositif d'étanchéité 1 Le vérin n'est représenté ici que sur une moitié de sa longueur A l'autre extrémité de l'espace interne du vérin, est agencé de même, de façon correspondante et symétrique, un dispositif d'étanchéité En l'occurrence, le dispositif d'étanchéité 1 est agencé dans un évidement 2 aux extrémités respectives de l'espace interne 3 du vérin de travail Dans ce cas, on voit que le dispositif d'étanchéité 1 en forme de coupe présente son extrémité ouverte tournée vers l'espace interne 3 du vérin Le fourreau 4 est ainsi orienté vers l'espace interne 3 du vérin On choisit cette disposition pour obtenir un bon effet d'étanchéité En fait, la pression de travail, s'exerçant dans l'espace interne du vérin, du fluide de pression agit, de cette façon, sur le fourreau 4 ou l'ouverture d'étanchéité, de sorte que l'ouverture d'étanchéité est pressée fortement contre la bande de traction 5 Cet effet est obtenu grâce à la conicité du fourreau, qui, ainsi, ne s'applique sur la bande de traction que dans la zone de l'ouverture d'étanchéité De cette façon, on obtient une surface importante sur laquelle s'exerce la force de la pression interne du vérin sur le fourreau, qui, ainsi, presse de plus, de façon étanche au fluide de pression, l'ouverture d'étanchéité La force de pressage est augmentée lorsque la pression dans l'espace interne du vérin augmente, et garantit, de cette façon, pour toutes les pressions de travail, c'est-à-dire même lorsque celles-ci varient, un effet d'étanchéification optimal. La figure 2 est une vue de face du dispositif d'étanchéité. On choisit cette vue de sorte que l'on puisse voir dans le dispositif d'étanchéité 1 en forme de coupe Sur le fond 10 du dispositif d'étanchéité 1, on voit les accumulations de matière triangulaires 11 pour renforcer les côtés latéraux 12 de l'ouverture d'étanchéité 13 ou du fourreau 4 Les accumulations de matière triangulaires 11 permettent de rigidifier les côtés latéraux 12 de l'ouverture d'étanchéité 13 ou du fourreau 4 Même dans le cas o un déplacement en hauteur de la bande de traction se produit en service, une bonne étanchéification est toujours assurée par un suivi correspondant de l'ouverture d'étanchéité 13 On voit clairement de même la conformation convexe de l'ouverture d'étanchéité 13 dans la zone des côtés longitudinaux 12. Cela a essentiellement pour but de précontraindre mécani- quement l'ouverture d'étanchéité L'ouverture d'étanchéité est arrondie sur les bords externes ou petits côtés 14, et présente ainsi un contour d'étanchéité optimal lors de l'utilisation d'une bande de traction plate ovale De plus, on doit remarquer que cette conformation convexe n'existe ou n'est reconnaissable que dans l'état non monté Dans l'état monté, on ne reconnaît plus ce contour A la périphérie externe du dispositif d'étanchéité 1, est agencée la bague d'étanchéité 16, qui présente la fonction d'étanchéification statique. La figure 3 montre, en coupe selon la ligne A-A de la figure 2, le contour externe du dispositif d'étanchéité en forme de coupe En l'occurrence, la paroi entre la bague d'étanchéité statique 16 et le fond 10 du dispositif d'étanchéité 1 est amincie, de sorte que le fond 10, ainsi que le fourreau 4 et l'ouverture d'étanchéité 13, peuvent se déplacer dans des limites données par rapport à la bague d'étanchéité statique 16 Cet amincissement de l'épaisseur de paroi entraîne qu'un déplacement en hauteur ou latéral du fond 10 du dispositif zo d'étanchéité ne provoque aucun soulèvement de la bague d'étanchéité statique 16 La paroi amincie 17 agit ainsi en tant qu'amortisseur mécanique entre la zone d'étanchéité dynamique (ouverture d'étanchéité, fourreau) et la zone d'étanchéité statique (bague d'étanchéité à la périphérie externe) Dans la zone du fourreau 4, un bourrelet d'appui 18 est formé en une seule pièce sur le fond 10 du dispositif d'étanchéité 1, bourrelet qui empêche, lors d'un déplacement latéral ou en hauteur, un écartement de l'ouverture d'étan- chéité 13. Pour augmenter et garantir l'effet d'étanchéité de la bague d'étanchéité statique externe, un bourrelet de renforcement 19 est formé en une seule pièce dans la zone entre les lèvres d'étanchéité 16 ',16 '' à l'intérieur du dispositif d'étanchéité 1 en forme de coupe Ce renforcement peut être également obtenu, cependant, par un ressort agencé à cet endroit. La figure 4 est une coupe selon la ligne C-C de la figure 2. La bague d'étanchéité statique externe 16 est dans ce cas également visible, comme l'amincissement de la paroi 17 du dispositif d'étanchéité 1 vers le fond 10 Egalement dans cette représentation en coupe, on voit la conicité du fourreau 4 vers l'ouverture d'étanchéité 13. En totalité, on obtient, dans le dispositif d'étanchéité selon l'invention, grâce à sa construction en une pièce, à côté des avantages fonctionnels, une réalisation simple et économique Les détails individuels du dispositif d'étan- chéité sont adaptés les uns aux autres de sorte que l'on obtienne un meilleur effet d'étanchéification de l'espace interne du vérin Cet effet d'étanchéification est de plus encore augmenté, lorsque la pression de travail augmente, grâce à la conformation particulière du dispositif d'étan-10 chéité, et s'adapte ainsi à toutes les situations de tra- vail. Le dispositif d'étanchéité proposé par l'invention est également utilisable avantageusement lorsque l'on emploie des tiges de piston L'ouverture d'étanchéité doit alors être adaptée au contour de section transversale corres- pondant de la tige de piston. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'étanchéité d'un vérin de travail actionné par un fluide de pression, à travers lequel un élément de couplage axialement mobile et relié au piston de travail, en particulier un moyen de traction, est guidé hors de l'espace interne du vérin de façon étanche au fluide de pression, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité ( 1) est réalisé en une seule pièce et en forme de coupe, et le fond ( 10) du dispositif d'étanchéité ( 1) est muni d'un fourreau ( 4) s'amincissant coniquement en direction axiale vers l'intérieur en forme de coupe du dispositif d'étanchéité, et en ce que le fourreau ( 4) est muni d'une ouverture d'étan- chéité ( 13) pour le passage de l'élément de couplage ( 5), et le dispositif d'étanchéité est muni, dans la zone de l'ex- trémité ouverte à la périphérie externe, d'une bague d'étanchéité ( 16). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lors de l'utilisation d'une bande de traction à section transversale plate ovale, le fourreau ( 4) dans le fond ( 10) du dispositif d'étanchéité ( 1) et l'ou- verture d'étanchéité ( 13) présentent une section transver- sale plate ovale. 3 Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'ouverture d'étanchéité ( 13) est préformée de façon convexe sur les côtés longitudinaux ( 12) du contour de section transversale plate ovale. 4 Dispositif selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le fond ( 10) du dispositif d'étan- chéité ( 1) est renforcé dans la zone des côtés longitudinaux ( 12) du fourreau ( 4) par des accumulations de matière ( 11). il Dispositif selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les accumulations de matière ( 11) sont constituées par deux zones d'épaississement triangulaires, et sont agencées avec, à chaque fois, un des côtés du 5 triangle relié aux côtés longitudinaux ( 12) du fourreau ( 4). 6 Dispositif selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité ( 1) en forme de coupe présente, dans la zone entre la bague d'étanchéité ( 16) et le fond ( 10), de façon périphérique,10 une épaisseur de paroi plus mince par rapport à d'autres zones de paroi. 7 Dispositif selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la bague d'étanchéité ( 16) est cons- tituée par deux lèvres d'étanchéité annulaires ( 16 ',16 '")15 s'étendant parallèlement. 8 Dispositif selon les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité ( 1) en forme de coupe est muni, sur la face interne de l'extrémité ouverte, d'un bourrelet de renforcement annulaire ( 19). 9 Dispositif selon les revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le fourreau ( 4) est muni d'un bourre- let d'appui ( 18) dans la zone de fond du dispositif d'étan- chéité ( 1). Dispositif selon les revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité ( 1) est réalisé en une matière synthétique élastique. 11 Dispositif selon les revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité ( 1) en forme de coupe est agencé avec l'extrémité ouverte orientée30 vers l'espace interne ( 3) du vérin de travail.