Brevet FR2820674A1 — publié le 20020816

anneau élastique commun (28; 34; 61). S L' invention concerne un porte-piston en particulier pour un piston-poussoir d'un outil de scellement. 1S On connaît déjà, du document EP 0 346 275 B1, un outil de scellement par explosif comprenantun guide-piston et un -piston-poussoir déplaçable à l'intérieur, dans le guide piston étant prévu un évidement ouvert radialement vers le piston-poussoir avec des billes de freinage appliquées contre le piston-poussoir et un ressort pour les billes de freinage. Le ressort est concu sous la forme d'un anneau élastique exerçant une force élastique agissant radialement par rapport au piston- poussoir, sur le contour intérieur duquel est 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 entraine les billes de freinage au début du déplacement. Les billes de freinage tendent lianneau élastique, la surface d'appui transmettant la force élastique radiale de l'anneau élastique aux billes de freinage. Les billes de freinage poussoes radialement contre la tige du piston poussoir par l'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 freinage par le fait que les billes de freinage .. se déplacent à -l' opposé de la direction d'enfoncement 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'amorçage, 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 document US 4,l62,033. L' invention a pour but de perfectionner le porte-piston, de façon qu'il présente une structure plus simple et maintienne le piston-poussoir de manière sûre dans la position de disponibilité à l'amorçage lorsque aucune opération d'amorçage n'a lieu. La présente invention a pour objet un porte-piston, en particulier pour un piston-poussoir d'un outil de scellement, comprenant un dispositif de freinage qui est monté à demeure par blocage automatique sur une tige du piston-poussoir et dont le blocage automatique peut être réduit lors du déplacement du piston-poussoir dans différentes directions par des forces élastiques différentes agissant sur le dispositif de freinage dans les directions respectives. Un porte-piston selon l' invention peut être mis en _uvre par exemple avec un piston-poussoir d'un outil de scellement. L'outil de scellement peut être par exemple un outil de scellement par explosif ou du type entraîné par inflammation d'un mélange air-gaz combustible. Le porte piston selon l' invention comporte un dispositif de freinage qui est monté à demeure par blocage automatique sur une tige du piston-poussoir et dont le blocage automatique peut être réduit lors du déplacement du piston-poussoir dans différentes directions par des forces élastiques différentes agissant sur le dispositif de freinage dans les directions respectives. Les forces élastiques ont d'abord pour effet de réduire faiblement le blocage automatique lorsque le piston poussoir est entraîné dans la direction de scellement, par ...... conséquent lorsqu'il se déplace en direction de l' orifice déLouchant de l'outil de scellement afin de réaliser une opération de scellement. Cette opération de scellement se déroule alors avec un effet de freinage relativement élevé du dispositif de freinage pour soulager le système. En revanche, lors du retour du piston-poussoir dans sa position de disponibilité à l'amorgage, le blocage automatique du dispositif de freinage peut être réduit 2s plus fortement, ce qui garantit qu'au retour le piston poussoir atteint touj ours sa position de disponibilité d'inflammation. Lors du retour du piston-poussoir, le blocage automatique nest toutefois jamais complètement supprimé car, à l'atteinte de la position de disponibilité à l'amorgage, le piston-poussoir doit de toute façon être maintenu par blocage par le dispositif de freinage pour l'empêcher de quitter sa position de disponibilité à l'amorgage si aucun amorgage n'a lieu. Selon une configuration très avantageuse de l' invention, le dispositif de freinage est concu sous la forme d'un disque positionné entre des butées axiales solidaires de l'outil et pourvu d'un trou pour recevoir la- tige de piston, le disque pouvant être sollicité par des ressorts de puissances différentes au niveau de portions périphériques en vis-à-vis et de côtés de disque. En l' occurrence, les ressorts peuvent être des ressorts de pression hélicoïdaux ou des cylindres en caoutchouc. Le disque peut être concu par exemple sous la forme d'un disque en acier trempé. Selon l' invention, dans chaque état de fonctionnement du porte-piston, le disque est solicité de manière excentrique par lesdits ressorts, de facon qu'il se bloque . de lui-même. La fonction est identique lors de l'avance du piston et lors du retour du piston. Du fait du blocage automatique du disque, la tige de piston entraîne le disque dans la direction de déplacement jusqu'à ce que celui-ci rencontre l'une des butées. Le blocage automatique prend ainsi fin. Dans cet état, seul un des ressorts agit encore sur le disque pour le coincer. La force élastique de cet unique ressort détermine alors l' effort de friction entre le disque et la tige de piston. Du fait de la différence de puissance entre les deux ressorts, l'avance de piston et le retour de piston sont donc freinés différemment. La force de freinage adoptée lors de l'avance de piston peut être très élevoe. Cependant, la force de freinage lors du retour de piston ne peut être que basse sans toutefois devenir nulle. Cela tient au fait que, d'une part, le piston doit pouvoir être ramené aisément dans sa position de disponibilité à l'amorcage, mais, d'autre part, doit y être maintenu de manière sûre. Selon une autre confisuration avantageuse de l'invention, s le dispositif de freinage est positionné entre deux butées solidaires de l'outil et comporte deux collets qui sont montés sur la tige de piston et entre lesquels est fixce une gaine de blocage extensible dans la direction axiale de la tige de piston. En outre, entre un côté de l'un des collets et l'autre collet est disposé un ressort de pression, tandis que, dans le même temps, un second ressort de pression est disposé entre ledit côté dudit collet et la butée située en vis-à-vis de ce côté. La gaine de blocage est une gaine qui, sous un effort de traction axiale, diminue de diamètre et, sous une poussée . axiale, augmente de diamètre. Une telle gaine de blocage peut être, par exemple, une gaine constituce d'enroulements en fil métallique et à tissage croisé. Si une gaine de blocage de ce type est montée sur la tige de piston, elle peut provoquer un blocage automatique en cas de sollicitation à la traction, tandis qu'en poussée elle se désolidarise plus ou moins de la tige de piston. La gaine est reliée à deux collets d'extrémité. Un premier ressort de pression plus faible est disposé entre ces deux collets et fournit une force de propulsion minimale. Lors de l'avance de piston, la gaine de blocage est ainsi entraînée jusqu'à ce que le collet situé à l' avant dans la direction de déplacement rencontre l'une des butées solidaires de l'outil. La gaine de blocage est ainsi soumise à une poussée et le blocage automatique est annulé. À mesure que le déplacement se poursuit, la gaine de blocage glisse alors sur la tige de piston. L' effort de friction entre la tige de piston et la gaine de blocage est déterminé par la somme des forces élastiques du premier ressort et du second ressort, lequel est disposé entre l'autre collet et la butée situse dans la direction s de déplacement de la tige de piston. En lloccurrence, la force élastique du second ressort de pression est supérieure à celle du premier ressort de pression. L' effort de friction est donc relativement élevé avant le relâchement du blocage automatique dans la direction d'avance. Lors du retour de piston, le processus est analogue. Dans ce cas, la gaine de blocage n'est toutefois étirée que par la force du petit ou, respectivement, second ressort. L' effort de friction de la gaine de blocage par rapport à la tige de piston est donc faible. Il est toutefois supérieur à zéro puisque, méme dans la position de disponibilité à l'amorcage, un effort de .... friction ou, respectivement, de serrage doit agir sur la tige de piston. Les deux variantes décrites ci-dessus peuvent étre réalisées pour des forces de retenue relativement élevées qui, par exemple dans le cas de l'outil à gaz, permettent de retenir le piston-poussoir jusqu'à ce que la combustion soit pratiquement terminée. 2s Des exemples de réalisation de l' invention seront décrits en détail ci-après en référence aux dessins. Ceux-ci montrent sur: la figure l, un outil de scellement représenté partiellement en coupe, qui peut étre muni du porte-piston selon l' invention; la figure 2, un premier exemple de réalisation du porte- piston selon l' invention, dans le cas d'un piston-poussoir se trouvant en position de disponibilité à l'amorgage; s la figure 3, le mode de réalisation selon la figure 2 dans le cas d'un piston-poussoir déplacé dans la direction d'avance après amorcage de l'outil de scellement; et la figure 4, un deuxième exemple de réalisation d'un porte-piston selon linvention. 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. I1 s'agit ici d'un outil de scellement par explosif. Cependant, il- peut aussi s'agir d'un outil de scellement pouvant fonctionner 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 2s dans le carter. Le guide-piston 5 se compose 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 déLouche, côté arrière, un canal d'arrivée 12 pour les gaz dégagés par une charge de poudre propulaive. 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 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 s 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. Une première variante de ce porte-piston sera d'abord décrite ci-après en référence aux figures 2 et 3. La tige 10 du piston-poussoir 8 est guidée dans un canal de guidage 15 qui se trouve dans la partie avant 7. Dans .... le côté frontal arrière de la partie avant 7 est ménagé un logement cylindrique 16 qui est concentrique au canal de uidage 15. Cet évidement cylindrique 16 est fermé hermétiquement par un élément structurel 7a, lequel est pourvu d'un canal de guidage 15a que traverse également la tige 10 du piston-poussoir 8. L'élément structurel 7a peut être relié de manière détachable à l'extrémité arrière de la partie avant 7. 2s À l'intérieur de l'évidement cylindrique 16 se trouve, par exemple, un disque en acier trempé 17 avec un orifice central 18 à travers lequel s'étend la tige 10 du piston poussoir 8. Le disque en acier 17 repose ainsi sur la tige 10 et s'étend usqu'à proximité de la paroi périphérique de l'évidement cylindrique 16. Liorifice central 18 du disque en acier 17 présente un diamètre intérieur qui est un peu plus grand que le diamètre extérieur de la tige 10, g de sorte qe le disque en acier 17 peut basculer par rapport à la tige 10. Le basculement du disque en acier 17 par rapport à l'axe longitudinal 19 de la tige 10 est provoqué par des forces élastiques agissant dans la direction axiale. À cet effet, le disque en acier 17 est sollicité par différents ressorts au niveau de portions périphériques en vis-à-vis et par différents côtés. Selon les figures 2 et 3, un premier évidement 20 pour recevoir un premier ressort de pression 21 se trouve dans une paroi frontale arrière de l'évidement cylindrique 16, tandis qu'un second logement 22 pour recevoir un second ressort de pression 23 se trouve, avec un décalage de 180 dans la direction circonférentielle, dans une paroi frontale avant de l'évidement cylindrique 16. Le premier - ressort de pression 21 et le second ressort de pression 23 :... peuvent étre par exemple des ressorts de pression hélicoïdaux, des ressorts en caoutchouc, etc. Le premier ressort de pression 21 est de conception plus faible que le second ressort de pression 23. La force élastique du premier ressort de pression 21 est donc inférieure à celle du second ressort de pression 23. La figure 2 montre l'état de l'outil de scellement dans le cas d'un piston-poussoir 8 se trouvant en position de disponibilité à l'amorcage. En l' occurrence, le disque en acier 17 est poussé faiblement par le premier ressort de pression 21 en direction de l'orifice déLouchant de l'outil de scellement et poussé relativement fortement par le second ressort de pression 23 dans la direction opposée contre la paroi frontale arrière de l'évidement cylindrique 16. I1 en résulte un basculement du disque en acier 17 par rapport à 1'axe longitudinal 19, ce qui provoque un blocage automatique du disque en acier 17 sur la tige 10. La périphérie intérieure de l 'orifice central 18 du disque en acier 17 est donc poussée contre la surface périphérique de la tige 10, de sorte que, dans la s position du disque en acier 17 représentée sur la figure 2, la tige 10 ne peut plus bouger. La position de disponibilité à l'amorgage du piston-poussoir 8 est ainsi conservée de manière sûre si aucun amorçage ne se produit. La figure 3 montre l'état à l'issue d'un amorçage. À partir de l'état selon la figure 2, la tige 10 se déplace, après l'amorgage, en direction de l' orifice déLouchant de l'outil de scellement, c'est-à-dire vers la gauche sur les figures 2 et 3, de sorte que, dans un premier temps, le lS premier ressort 21 est libéré et le deuxième ressort 23 - est comprimé. I1 en résulte un coincement encore plus fort du disque en acier 17 sur la tige 10 et un blocage automatique encore plus puissant. Par la suite, seul le second ressort de pression 23 est encore comprimé, jusqu'à ce que le disque en acier 17 rencontre la paroi frontale avant de l'évidement cylindrique 16. Le blocage automatique du disque en acier 17 sur la tige 10 prend ainsi fin. La force élastique du second ressort de pression 23 détermine alors l' effort de friction sur la 2s tige 10. Cet effort de friction ou, respectivement, de . freinage dans la direction d'avance peut être relativement élevé, ce qui, par exemple dans le cas d'un outil à gaz, permet de maintenir le piston jusqu'à ce que la combustion soit pratiquement terminée. Au terme d'une opération de scellement, le piston-poussoir 8 et, avec lui, la tige 10 revient en arrière, c'est-à- dire vers la droite sur les figures 2 et 3. À l'issue d'une brève course de déplacement est déjà adopté un état qui correspond à l'état de la figure 2 et dans lequel le disque en acier 17 est en contact avec la paroi frontale arrière de l'évidement cylindrique 16. Toutefois, en s raison de l' action du premier ressort 21, l' effort de friction engendré entre le disque en acier 17 et la tige est alors moindre, de sorte que, du fait de ce moindre effort de friction, le piston-poussoir 8 peut revenir dans la position de disponibilité à l'amorgage. Une seconde variante du porte-piston selon l' invention est représentée sur la figure 4, les éléments identiques à ceux des figures 2 et 3 étant désignés par les mémes repères numériques et ne faisant pas l'objet d'une nouvelle description. . ... Dans le deuxième exemple de réalisation selon la figure 4, un premier collet 24 et un second collet 25 sont disposés à l'intérieur de l'évidement cylindrique 16, à distance l'un de l'autre, avec une possibilité de coulissement sur la tige 10 du piston-poussoir 8. En outre, entre le premier collet 24 et le second collet 25 et également sur la tige 10 ou, respectivement, de manière concentrique à la tige 10, est montée une gaine de blocage 26 dont l'une des extrémités est solidarisoe au premier collet 24 et .. dont l'autre extrémité l'est au second collet 25. Entre le premier collet 24 et le second collet 25 se trouve un premier ressort de pression hélicoïdal 27 qui permet d'éloigner les deux collets 24, 25 l ' un de l'autre. En revanche, entre le second collet 25 et le côté frontal avant de l'évidement cylindrique 16 se trouve un second ressort de pression hélicoïdal 28 qui possède une force élastique supérieure à celle du premier ressort de pression hélicoïdal 27. La gaine de blocage 26 est une gaine qui, en sollicitation à la traction axiale, diminue en diamètre intérieur et, en - sollicitation en compression axiale, augmente en diamètre intérieur. La gaine de blocage 26 peut être un treillis en fil métallique à tissage croisé ou analogue. Lorsque le dispositif de freinage 24-28 se trouve dans la position représentée sur la figure 4, le piston-poussoir 8 peut être en position de disponibilité à l'amorgage. Si un amorçage de l'outil de scellement se produit, le piston poussoir 8 ou, respectivement, la tige 10 ne peut pas quitter cette position de disponibilité à 1'amorgage car il en est empêché par l' action du dispositif de freinage. Le premier et plus faible ressort 27 pousse le premier collet 24 en l'éloignant du second collet 25 et tend ainsi la gaine de blocage 26, de sorte que, par l'intermédiaire de la gaine de blocage 26, est exercé sur la tige 10 un effort de friction réduit qui suffit à maintenir le pistonpoussoir 8 en position de disponibilité à l'amorgage. Le second ressort plus puissant 28 immobilise alors le second collet 25. 2s Si une opération d'amorgage se produit, le dispositif de freinage 2428 est d'abord entraîné en direction de l' orifice débouchant de l'outil de scellement sous l'effet de l 'effort de friction existant entre la gaine de blocage 26 et la tige 10. L' effort de friction entre la gaine de blocage 26 et la tige 10 est déterminé par la somme des forces élastiques du premier ressort plus petit 27 et du deuxième ressort plus grand 28. Celui qui est adopté peut être très élevé. La gaine de blocage 26 est entraînée jusqu'à ce que le premier collet 24 rencontre le côté frontal avant de 1'évidement cylindrique 16. La gaine de blocage 26 est alors mise en poussée et le blocage automatique s'annule. La gaine de blocage 26 glisse s ensuite sur la tige de piston 10 et celle-ci peut être sortie entièrement. La procédure analogue se déroule lors du retour de la tige 10. Cependant, la gaine de blocage 26 n'est plus alors étirce que par la force du premier et plus petit ressort 24, de sorte que, lors du retour, l' effort de friction de la gaine de blocage 26 contre la tige de piston 10 est faible. REVENDICATIONS 1. Porte-piston, en particulier pour un piston-poussoir (8) d'un outil de scellement, comprenant un dispositif de freinage (17-23, 24-28) qui est monté à demeure par blocage automatique sur une tige (10) du pistonpoussoir (8) et dont le blocage automatique peut être réduit lors du déplacement du piston-poussoir (8) dans différentes directions par des forces élastiques différentes agissant lO sur le dispositif de freinage (17-23, 24-28) dans les directions respectives. 2. Porte-piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de freinage (17-23) est un disque (17) positionné entre des butées axiales (7, 7a) solidaires de l'outil et pourvu.d'un trou (18) pour recevoir la tige de piston- (10), le disque pouvant être sollicité par des ressorts (21, 23) de puissances différentes au niveau de portions périphériques en vis-à vis et de côtés de disque. 3. Porte-piston selon la revendication 2, caractérisé en ce que les ressorts (21, 23) sont des ressorts de pression hélicoïdaux. 4. Portepiston selon la revendication 2, caractérisé en ce que les ressorts (21, 23) sont réalisés sous la forme de cylindres en caoutchouc. 5. Porte-piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de freinage (24-28) est positionné entre deux butéss (7, 7a) solidaires de l'outil et comporte deux collets (24, 25) qui sont montés sur la tige de piston (10) et entre lesquels est fixce une gaine de blocage (26) extensible dans la direction axiale (19) de la tige (10), entre un côté de l'un des collets (25) et l'autre collet (24) est disposé un premier ressort de pression (27), et un second ressort de pression (28) est disposé entre ledit côté dudit collet (25) et la butée (7) située en vis-à-vis de ce côté. 6. Porte-piston selon la revendication 5, caractérisé en ce que la gaine de blocage (26) est fabriquée à partir d'enroulements en fil métallique. 7. Porte-piston selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les ressorts (27, 28) sont des ressorts de