Brevet FR2820676A1 — publié le 20020816

expansibles (22, 23). s L' invention concerne un porte-piston en particulier pour un piston-poussoir d r un outil de scellement. On connaît déjà, du document EP 0 346 275 B1, un outil de scellement par explosif comprenant un guide-piston et un piston-poussoir déplaçable à l'intérieur. Le guide-piston comporte un évidement ouvert radialement vers le piston poussoir avec des billes de freinage appliquses contre le piston-poussoir et un ressort pour les billes de freinage. Le ressort est conçu sous la forme d'un anneau élastique exergant une force élastique agissant radialement par rapport au piston-poussoir, sur le contour intérieur de 2s celui-ci étant ménagée une surface d'appui qui agit sur les billes de freinage et qui est inclinée par rapport à l'axe du piston en formant un angle aigu ouvert à l'opposé de la direction d'enfoncement. Si le piston-poussoir se déplace dans la direction d'enfoncement, il entraîne les billes de freinage au début du déplacement. Les billes de freinage tendent l'anneau élastique, la surface d'appui transmettant la force élastique radiale de l'anneau élastique aux billes de freinage. Les billes de freinage poussées radialement contre la tige du piston-poussoir par 1'anneau élastique exercent donc un effet de freinage sur le piston-poussoir. Un déplacement, même minime, du piston- poussoir vers -l 'arrière peut annuler l'effet de s freinage par le fait que les billes de freinage se déplacent à l'opposé de la direction denfoncement et que l'anneau élastique se relâche. Après le relâchement de l'anneau élastique, celui-ci ne pousse plus les billes de freinage contre la tige du piston-poussoir. Il se peut aussi que le piston- poussoir se déplace légèrement dans la direction d'enfoncement avant l'amorgage, par exemple à la suite d'une mise en contact brutale de l'outil de scellement avec le support. Or ce déplacement est annulé par l 'action de l'anneau élastique et des billes. Un outil de scellement du type indiqué avec un élément de --.,; freinage qui freine en permanence le piston-poussoir est déjà connu du brevet US 4,62,033. L' invention a pour but de réaliser un porte-piston présentant une structure plus simple et maintenant le piston-poussoir de manière sûre dans la position de disponibilité à l'amorcage lorsque aucune opération d'amorgage n'a lieu. 2s Un porte-piston selon l' invention sert par exemple à maintenir le piston-poussoir d'un outil de scellement, lequel peut être par exemple un outil de scellement par explosif ou du type actionné par inflammation d'un mélange air-gaz combustible. Le porte-piston comporte au moins un élément de rappel qui porte, par l'une de ses extrémités, contre le piston-poussoir et, à son autre extrémité située plus en avant dans la direction d'avance du piston poussoir et espacée de celui-ci, peut être amené contre une butée axiale-radiale solidaire de l'outil et être déformé élastiquement. .. s À l'état relâché, l'élément de rappel n'est appliqué que légèrement contre la tige du piston-poussoir. Lors de l'avance lente du pistonpoussoir, l' effort de friction consécutif à la force d' application entraine donc d'abord l'élément de rappel dans la direction d'avance, son autre extrémité étant toutefois appliquce contre la butée située en avant dans la direction axiale. Lors de ce déplacement, l'élément de rappel commence ainsi à se redresser axialement et a tendance à se déployer radialement au niveau de son extrémité située à l'opposé du piston. I1 en 1S est toutefois empêché par la butée radiale, de sorte que l'élément de rappel est écrasé. La force d'application sur . ...... la tige de piston augmente donc fortement. Lorsque l' effort de translation dans la direction d'avance du piston-poussoir disparaît à nouveau, l'élément de rappel se relâche axialement. Le piston-poussoir peut ainsi être ramené dans sa position de disponibilité à l'amorçage ou, respectivement, y être immobilisé de manière sure, même si par erreur l'outil de scellement est mis en contact brutalement par exemple avec un support. En revanche, si 2s l' effort de translation dans la direction d'avance du .. piston excède un niveau déterminé, par exemple en cas d'amorçage de l'outil de scellement, l'élément de rappel s' efface davantage et le piston-poussoir coulisse sans obstacle. Lors de son déplacement de retour vers la position de disponibilité à l'amorcage, celui-ci n'est pratiquement pas freiné de manière sensible par l'élément de rappel car ce dernier est entraîné lors de ce déplacement et se relâche immédiatement. Selon une configuration très avantageuse de l 'invention, l'élément de rappel peut être conçu sous la forme d'un entonnoir. L'élément de rappel en forme dentonnoir s - s'ouvre dans la direction d'avance du piston et est appliqué par friction contre la tige par l'intermédiaire de son petit diamètre intérieur au niveau de la pointe de l'entonnoir. La zone de bord côté base de l'entonnoir est logée dans une butée annulaire axialeradiale. De préférence, la butée axiale peut être conçue sous la forme d'un disque en matière plastique monté radialement afin que, lors d'une opération d'amorgage, l' impact de l'élément de rappel soit au moins amorti sur la butée axiale. L' élément de rappel en forme d' entonnoir peut être réalisé . à partir d'une- rondelle élastiquement extensible dans la direction radiale, dont la périphérie intérieure est décalée dans la direction axiale par rapport à la périphérie extérieure. La rondelle peut d'abord être réalisée par pliage en fil métallique ou par découpage dans de la tôle souple avant que sa périphérie intérieure et sa périphérie extérieure ne soient décalées l'une par rapport à l'autre. Pour réduire l'usure et allonger la durce de vie de l'élément de rappel, les mesures suivantes peuvent être prises: tout d'abord des revêtements en substances dures, par exemple en TiN, en TiC ou en carbone diamantin, peuvent être appliqués. Ces revêtements peuvent être appliqués relativement à froid par métallisation au vide, ce qui ne nuit pas au comportement de l'élément de rappel obtenu par traitement thermique. Pour former une rondelle, on peut aussi employer un câble en torons individuels au lieu d'un simple fil métallique. Cela permet de disposer de davantage de matière d'usure sans rigidifier la rondelle. Une telle rondelle offre une redondance, ce qui signifie quiil ne se rompt pas immédiatement lorsqu'un toron s'abrase ou se casse. En outre, il est possible d'utiliser du fil métallique pour ressorts à section tranevereale rectangulaire pour fabriquer une rondelle. Là encore, la matière d'usure mise en _uvre est un peu plus abondante. Cependant, il est aussi possible de décarburer la tige de piston elle-même. Non seulement cela augmente la durce de vie de la tige de piston, mais cela peut aussi faire en sorte que la tige de piston soit plus tendre que l'élément de rappel. La durée de vie de l'élément de rappel s'en trouve ainsi allongée et le piston est de toute façon une pièce d'usure. ... Lorsque 1'élément de rappel est réalisé à partir d'une rondelle fabriquée en fil métallique plié, les extrémités du fil métallique peuvent être reliées entre elles. Dans le cas d'un fil métallique plat, les extrémités du fil métallique doivent être aplaties par écrasement. Dans le cas d'un fil métallique toronné, cela n'est pas nécessaire. Pour contourner ce problème de jonction des extrémités du fil métallique, on peut aussi donner au fil métallique sans fin une forme qui correspond sensiblement à la rondelle. En donnant au fil ainsi formé la longueur voulue et une forme hélicoïdale, on peut supprimer la jonction des extrémités. On obtient ainsi pratiquement une rondelle multicouche. Il a déjà été indiqué ci-dessus que la rondelle peut aussi être fabriquée en tôle souple ou, respectivement, en tôle d'acier à ressorts. Là encore, pour réduire l'usure, on peut mettre en _uvre des revêtements de surface, comme indiqué précédemment. La rondelle peut être découpée dans de la tôle écrouie ou être obtenue par découpage érosif au jet d'eau. Dans le cas du découpage au lasèr, on peut employer par exemple des alliages avec et sans comportement de fluage contrôlé, par exemple ceux à base de nickel-chrome, comme par exemple les alliages NIMONIC ou les alliages INCONEL. Ces alliages ne sont pratiquement pas détériorés par l'échanffement. Des exemples de réalisation de l' invention seront décrits en détail ciaprès en référence aux dessins. Ceux-ci montrent sur: la figure l, un outil de 'scellement représenté en coupe - partielle, qui peut être équipé du porte piston selon l 'invention, la figure 2, un premier exemple de réalisation d'un élément de rappel en forme d'entonnoir selon l' invention; la figure 3, l'élément de rappel en forme d'entonnoir selon la figure 2 à l'état écrasé; la figure 4, l'élément de rappel en forme d'entonnoir selon la figure 2 à l'état relâché; la figure 5, un deuxième exemple de réalisation d'un élément de rappel en forme d'entonnoir selon l' invention; et la figure 6, un troisième exemple de réalisation d'un élément de rappel en forme d'entonnoir selon l' invention. La figure 1 montre un outil de scellement représenté en coupe partielle, dans lequel le porte-piston selon l' invention peut être mis en _uvre. Il s'agit ici d'un outil de scellement par explosif. Il peut aussi être du type actionné par inflammation d'un mélange air-gaz combustible. L'outil de scellement selon la figure 1 comporte un carter 1 avec poignée 2 et gâchette 3. Un manchon de butée 4 est vissé à l'extrémité côté direction d'enfoncement du carter 1. Un guide-piston en deux parties 5 est monté coulissant dans le carter. Le guide-piston 5 secompose d'une partie . arrière 6 et d'une partie avant 7. Dans le guide-piston 5 se trouve un piston-poussoir 8 avec une tête 9 guidée dans la partie 6 et avec une tige 10 guidée dans la partie 7. Dans un alésage de guidage 11 de la partie 6 débouche, côté arrière, un canal d'arrlvée 12 pour les gaz dégagés par une charge de poudre propuleive. Côté avant, la partie 6 est pourvue de passages 13 pour évacuer l'air situé devant la tête 9 lors de l'avance du piston-poussoir 8. La 2s zone extrême avant de la partie 6 entoure de manière . concentrique la zone arrière de la partie 7. La partie 7 dépasse du manchon de butée 4 vers l' avant et forme ainsi un tube déLouchant. L'extrémité arrière de la partie 7 peut pénétrer dans l'alésage de guidage 11 sous la forme d'un appendice tubulaire et former ainsi une butée limitant la course d'avance du piston-poussoir 8. Le porte-piston selon l' invention peut se trouver dans une zone réceptrice côté avant 14. Un premier exemple de réalisation de l' invention sera exposé ci-après en référence aux figures 2 à 4. Ici la tige 10 du piston-poussoir 8 est guidée dans un canal de guidage 1S de la partie avant 7. Une paroi de la partie avant 7 tournée vers l'extrémité arrière de l'outil de scellement porte un amortisseur en forme de plaque en matière synthétique 16 qui sert de butée axiale. L'amortisseur en forme de plaque en matière synthétique 16 est concu sous la forme d'une plaque annulaire qui est disposée coaxialement à l'axe central lOa de la tige 10. Une butée radiale 17 est reliée à l'amortisseur en forme 1S de plaque en matière synthétique 16 ou directement à la paroi de la partie avant 7. La butée radiale 17 est elle aussi consue sous la forme d'un anneau et est coaxiale à l'axe central lOa de la tige 10, cette butée radiale 17 portant sur sa périphérie intérieure une rainure 18. Celle-ci s'étend sur toute la longueur circonférentielle de la butée radiale 17. Un élément de rappel en forme d'entonnoir porte le repère numérique 19. Comme le montrent en particulier les figures 2s 2 et 4, il est conc,u sous la forme d'une sorte de rondelle dont le diamètre intérieur est décalé dans la direction axiale par rapport au diamètre extérieur de la rondelle lorsque l'élément de rappel en forme d'entonnoir se trouve à l'état de repos ou, respectivement, à l'état non chargé. Elle est formée ici par un fil métallique plié en conséquence et présente une configuration symétrique, par exemple en forme de fleur. La tige 10 du piston-poussoir 8 est logée par friction dans l' orifice central de l'élément de rappel en forme d'entonnoir 19. Cela est le mieux visible sur la figure 4. Il est admis que, sur la figure 4, le piston-poussoir 8 et, avec lui, la tige 10, se trouvent dans la position de disponibilité à lamorcage. Dans ce cas, l'élément de rappel en forme d' entonnoir 19 né est pas écrasé et ne porte que légèrement, avec sa périphérie intérieure, contre la surface périphérique de la tige 10. La zone de bord, situce plus à l'extérieur, de l'élément de rappel en forme d'entonnoir 19 est logée dans la rainure 18. Cette rainure 18 peut faire en sorte que l'élément de rappel 19 soit maintenu en position axiale et ce, derrière 1'amortisseur en matière synthétique 16 par rapport à l'extrémité arrière de l'outil de scellement 16. Pour les besoins de ce positionnement, il peut aussi être prévu une butée supplémentaire axiale fixe non représentée, à droite de l'extrémité pointue de l'élément de rappel sur la figure 4. L'élément de rappel en forme d'entonnoir 19 s'ouvre donc en direction de l'extrémité avant de loutil de scellement, c'est-à-dire dans la direction de scellement 20. Lorsque le piston-poussoir 8 est déplacé dans la direction de scellement 20 sur la figure 4 sans que l'outil de scellement ait été amorcé, la one de bord arrière 21 de l'élément de rappel en forme d'entonnoir 19, laquelle est en contact par friction avec la tige 10, est elle aussi entraînée dans la direction de scellement 20, la force d' application de cette zone de bord 21 étant déterminée par l'élasticité ciroonférentielle de l'élément de rappel en forme d'entonnoir 19. En raison de la périphérie relativement grande de l'élément de rappel en forme d'entonnoir 19, la force d'application est donc relativement faible. À mesure que le déplacement de la zone de bord arrière 21 se poursuit dans la direction de scellement 20, l'élément de rappel en forme d'entonnoir 19 commence à se redresser. La zone de bord 22 de l'élément de rappel 19 située à l' avant dans la direction de scellement a tendance à croître en diamètre. Cette zone de bord avant 22 est donc poussée dans la rainure 18 ou, respectivement, contre la butée radiale 17, de sorte que l'élément de rappel en forme d'entonnoir 19 est écrasé radialement. La force d'application de la zone de bord arrière 21 contre la tige 10 augmente fortement car la flexibilité de l'élément de rappel 19 est beaucoup plus grande dans la direction radiale que dans la direction circonférentielle. Ainsi s'exerce sur la tige 10 une force ... de recul qui maintient donc le piston-poussoir 8 dans la position de disponibilité à l'amorc,age ou, respectivement, qui, après un très court déplacement dans la direction de scellement 20, le ramène dans la position de disponibilité à l'amorçage. Lorsque l'outil de scellement a été amorcé, la tige 10 est chassée dans la direction de scellement 20, de sorte que 2s - l'élément de rappel en forme d'entonnoir 19 est écrasé au maximum et est amené contre l'amortisseur en forme de plaque en matière synChétique 16. La force de freinage de l'élément de rappel 19 sur la tige 10 est alors maximale, mais le piston coulisse sans obstacle. Lorsque le piston se déplace ensuite à l'opposé de la direction de scellement 20 pour revenir en position de disponibilité à l'amorc,age, il n'en est pratiquement pas empêché par l'élément de rappel 19 car le bord 21 de celui-ci est entraîné par la tige 10 à l'opposé de la direction de scellement 20 et se relâche immédiatement, de sorte que l' effort de friction entre la zone de bord arrière 21 et la tige 10 est alors ramené à la valeur initiale. . -.. Les avantages de ce porte-piston résident dans un encombrement réduit et dans le fait qu'il est facile à intégrer dans l'outil de scellement en deuxième monte. En outre, il est économique et peut être concu avec une faible usure. Il peut éliminer dans une certaine mesure les défauts de positionnement du piston. Les figures 5 et 6 montrent d'autres modes de réalisation de rondelles pour former des éléments de rappel en forme 1S d'entonnoir. En l' occurrence, les portions périphériques intérieure et extérieure ne sont pas encore déplacces mutuellement de manière durable dans la direction axiale. La rondelle selon la figure 5 est constituée, comme celle de la figure 2, de fil métallique plié en conséquence, lequel est cintré par endroits pour former des zones de bord intérieures 21 et, entre elles, vers l'extérieur, pour former des zones de bord extérieures 22. La rondelle complète 19 n'est confectionnée qu'à partir d'un morccau de fil unique dont les extrémités ont ensuite été reliées. Dans le cas de la rondelle selon la figure 6, il s'agit d'une rondelle fabriquée en tôle d'acier à ressorts qui, vue dans la direction circonférentielle, est pourvue, en alternance sur sa périphérie intérieure et sur sa périphérie extérieure, de fentes radiales 23 et 24. REVENDICATIONS 1. Porte-piston, en particulier pour un piston-poussoir (8) d'un outil de scellement, comprenant au moins un ... s - élément de rappel (19) qui porte, par l'une de ses extrémités (21), contre le piston-poussoir (8) et, à son autre extrémité (22) située plus en avant dans la direction d'avance (20) du piston-poussoir (8) et espacée de celui-ci, peut être amené contre une butée axiale radiale (16-18) solidaire de l'outil et être déformé élastiquement. 2. Porte-piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de rappel (19) est concu sous la forme d'un entonnoir. -.. 3. Porte-piston selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de rappel en forme d'entonnoir (19) est réalisé à partir d'une rondelle élastiquement extensible dans la direction radiale, dont la périphérie intérieure (21) est décalée dans la direction axiale par rapport à la périphérie extérieure (22). 4. Porte-piston selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément de rappel en forme d'entonnoir est réalisé en fil métallique plié. 5. Porte-piston selon la revendication 3, caractérisé en ce que l' élément de rappel en forme d' entonnoir est réalisé en tôle souple découpée pourvue de fentes radiales