Brevet FR2834318A1 — publié le 20030704

L'invention se rapporte à un vérin télescopique comprenant plusieurs tronçons coaxiaux de sections différentes telles qu'au moins un tel tronçon, tubulaire, constitue un guide de coulissement longitudinal pour un tronçon voisin de section inférieure. L'invention concerne plus particulièrement un perfectionnement des moyens de fin de course dits avant et arrière, installés entre deux tronçons voisins. Le document FR 2 484 031 décrit un vérin télescopique comprenant un cylindre fermé à une extrémité, formant le corps du vérin et, à l'intérieur de ce cylindre, plusieurs tronçons tubulaires coaxiaux coulissant longitudinalement les uns dans les autres. Plus précisément, un tel tronçon tubulaire constitue un guide de coulissement longitudinal pour un tronçon voisin de section inférieure. Des butées de fin de course avant et arrière sont agencées entre deux tronçons voisins pour stabiliser la position rétractée et la position avancée du tronçon de plus faible section par rapport au tronçon de plus grande section, voisin, qui le contient. Le vérin décrit dans ce document antérieur présente l'avantage de posséder des moyens de fin de course avant, comprenant une bague interrompue déformable abritée dans une gorge de l'un des tronçons et susceptible de s'engager dans une creusure pratiquée à la surface de l'autre tronçon, provoquant le blocage. Cet agencement permet d'éviter des butées de fin de course matérialisées par des épaulements. Par conséquent, les tronçons sont ajustés les uns dans les autres en coulissement et présentent une section maximum, toutes choses égales par ailleurs. A titre d'exemple, pour un diamètre donné, ce type de vérin admet une augmentation de pression de l'ordre de 70 pour cent. L'invention propose un perfectionnement des moyens de fin de course dits avant et arrière permettant de simplifier la structure des butées. En outre, l'invention permet d'éviter un blocage d'un tronçon par rapport à l'autre, qui pourrait rendre le système télescopique indémontable au cours d'une opération de maintenance visant, par exemple, à remplacer les joints d'étanchéité. Plus particulièrement, l'invention concerne un vérin télescopique comprenant plusieurs tronçons coaxiaux de sections différentes telles qu'au moins un tel tronçon, tubulaire, constitue un guide de coulissement longitudinal pour un tronçon voisin de section inférieure, la course dudit tronçon voisin par rapport audit tronçon tubulaire formant guide étant déterminée par des moyens de fin de course dits avant et arrière, caractérisé en ce que pour ces deux tronçons au moins, lesdits moyens de fin de course avant et arrière sont combinés et comprennent : - sur l'un des tronçons, une gorge annulaire retenant une bague interrompue déformable et contrainte vers l'autre tronçon contre lequel elle s'applique, et - sur l'autre tronçon, deux creusures annulaires dont le profil en coupe longitudinale comprend une courbure de forme correspondant à une partie du profil de ladite bague et une rampe, les deux rampes des deux creusures affleurant l'une vers l'autre à la surface dudit autre tronçon. Classiquement, la bague a une section circulaire. Dans ce cas, la courbure du profil de chaque creusure annulaire non compris la rampe, a la forme d'un arc de cercle de diamètre sensiblement identique à celui de la bague. Selon un mode de réalisation possible, la gorge annulaire est pratiquée sur le tronçon de plus petite section tandis que la bague est dimensionnée pour se déployer élastiquement vers l'extérieur. La gorge annulaire est d'une profondeur suffisante pour contenir entièrement la bague à l'état rétracté ; elle présente des flancs légèrement divergents. Les deux creusures annulaires sont pratiquées à distance l'une de l'autre à la surface interne du tronçon tubulaire qui forme le guide du tronçon de plus petite section. L'agencement inverse est possible, c'est-à-dire que la gorge annulaire peut être pratiquée sur la surface interne du tronçon tubulaire de plus grande section. Dans ce cas, la bague est dimensionnée pour se rétreindre élastiquement vers l'intérieur. La gorge annulaire est d'une profondeur suffisante pour contenir la bague à l'état dilaté et les deux creusures annulaires sont pratiquées à distance l'une de l'autre à la surface externe du tronçon guidé dans le tronçon tubulaire de plus grande section. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation d'un vérin télescopique conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue générale en coupe longitudinale du vérin télescopique conforme à l'invention, les tronçons étant tous rétractés à l'intérieur du corps du vérin ; - la figure 2 est une vue à plus grande échelle de l'encadré 2 de la figure 1 - la figure 3 est une vue partielle de détail, à plus grande échelle, illustrant le comportement de la bague au début de la phase d'extension d'un tronçon par rapport à l'autre ; - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 illustrant la poursuite du mouvement ; - la figure 5 est une vue analogue à la figure 3 illustrant le verrouillage avant d'un tronçon par rapport à l'autre ; - la figure 6 est une vue partielle, simplifiée, en coupe longitudinale, illustrant une variante ; - la figure 7 est une vue de détail suivant une coupe radiale VII-VII de la figure 1, illustrant la forme de la bague ; et - la figure 8 est une vue de détail suivant une coupe VIII-VIII de la figure 6. Dans le mode de réalisation décrit notamment aux figures 1 à 5, le vérin télescopique 11 comprend un corps tubulaire 12 cylindrique fermé à une extrémité par un élément 14 constituant une sorte de bouchon. Cet élément 14 est vissé à l'extrémité du corps, ce qui rend le système démontable. Le corps abrite plusieurs tronçons 15,16, 17,18 (quatre dans l'exemple décrit) coaxiaux de sections différentes telles qu'au moins un tel tronçon, tubulaire, constitue un guide de coulissement longitudinal pour un tronçon voisin de section inférieure. Plus particulièrement, les trois tronçons 15,16, 17 sont tubulaires et le tronçon central 18 de plus petite section est une tige pleine munie à son extrémité extérieure, dite extrémité avant, d'une ferrure de raccordement 20 munie d'un alésage transversal 21 pour la fixation à un élément quelconque, par exemple au moyen d'un tourillon formant articulation. Le corps 12 et les différents tronçons 15-18 sont ici cylindriques. Le corps comporte deux tourillons 23,24 soudés, diamétralement opposés et définissant un axe d'articulation. Le tourillon 23 est muni d'un perçage 26 taraudé intérieurement pour le raccordement du vérin à une source de fluide sous pression. Le corps 12 comporte deux parties de diamètres différents définissant un épaulement 28 formant butée de fin de course avant pour le tronçon de plus grand diamètre. Celui-ci comporte aussi une butée annulaire 30, fixée au voisinage de son extrémité arrière, c'est-à-dire celle qui se trouve près du fond du corps de vérin lorsque le tronçon est rétracté à l'intérieur de celui-ci. La butée 30 coopère avec l'épaulement 28 lorsque le tronçon ressort au maximum du corps de vérin. Un espace annulaire rempli de fluide d'actionnement est ainsi délimité entre l'épaulement 28 et le fond du vérin. Le corps comporte, près de son extrémité dite avant, deux gorges 32,33 abritant respectivement un joint annulaire plat et un joint à lèvre. De même, chaque tronçon tubulaire comporte près de son extrémité avant une gorge 32 abritant un joint annulaire plat et une gorge 33 abritant un joint à lèvre. La partie de plus faible diamètre intérieur du corps assure le guidage du tronçon 15 de plus grande section. En effet, un très faible jeu de l'ordre de quelques dixièmes de millimètre est ménagé entre cette partie de plus faible diamètre intérieur et la surface extérieure du tronçon 15 de plus grande section. Il en est de même pour les autres tronçons qui coulissent les uns dans les autres, l'ajustage se faisant avec un jeu très faible, nécessaire au coulissement. Par conséquent, un tronçon donné 15,16, 17, tubulaire, constitue un guide de coulissement longitudinal pour un tronçon voisin de section inférieure. Autrement dit, le tronçon 15 constitue le guide de coulissement du tronçon 16, lequel constitue le guide de coulissement du tronçon 17 qui constitue lui-même le guide de coulissement du tronçon central 18. La course d'un tronçon par rapport au tronçon tubulaire formant guide est déterminée par des moyens de fin de course dits avant et arrière qui stabilisent les positions relatives de ces deux tronçons lorsque le vérin est en extension et lorsque le vérin est rétracté, respectivement. Ces moyens de fin de course avant et arrière 37 sont combinés et seront décrits plus particulièrement entre le tronçon 15 et le tronçon 16. Ainsi, sur l'un des tronçons on distingue une gorge annulaire 36 retenant une bague interrompue 38 déformable et contrainte vers l'autre tronçon contre lequel elle s'applique. Sur l'autre tronçon, on distingue deux creusures annulaires 39,40 distantes l'une de l'autre dont le profil en coupe longitudinale comprend une courbure 41 de forme correspondant à une partie du profil de la bague 38 et une rampe 42. Les deux rampes des deux creusures affleurent l'une vers l'autre à la surface de cet autre tronçon. Dans l'exemple représenté, la bague a une section circulaire et dans ce cas, la courbure dudit profil a la forme d'un arc de cercle de diamètre sensiblement identique au diamètre de la bague. Dans l'exemple des figures 1 à 5, la gorge annulaire 36 est pratiquée sur le tronçon 16 de plus petite section et la bague 38 est dimensionnée pour se déployer élastiquement vers l'extérieur. Par conséquent, lorsque la bague 38 s'applique sur la paroi intérieure du tronçon 15 de plus grande section, elle est rétractée à l'intérieur de la gorge annulaire 36. Celle-ci a une profondeur suffisante pour contenir entièrement la bague à l'état rétracté. Les deux creusures annulaires 39,40 sont pratiquées à distance l'une de l'autre à la surface interne du tronçon tubulaire 15, qui forme le guide du tronçon 16 de plus petite section dans lequel est ménagée la gorge 36. Dans ce mode de réalisation, cette gorge se situe au voisinage de l'extrémité dite arrière du tronçon 16. Le fonctionnement est le suivant. En considérant plus particulièrement la figure 1 où le vérin télescopique est entièrement rétracté, on voit que les différents tronçons tubulaires 15,16, 17 et le tronçon central 18 sont verrouillés les uns par rapport aux autres par le fait que, pour deux tronçons voisins, la bague interrompue 38, logée dans la gorge annulaire du tronçon de plus petit diamètre fait saillie dans la creusure annulaire arrière 39 du tronçon voisin de plus grand diamètre. La bague est en double appui entre la partie de la creusure dont le profil présente la courbure 41 et le bord opposé de la gorge annulaire 36 (voir figure 2). Lorsque la pression de fluide est établie sur les surfaces de réaction des différents tronçons, le tronçon tubulaire 15 de plus grand diamètre effectue sa course axiale jusqu'à ce que la butée arrière 30 arrive au contact de l'épaulement 28. Dans ce mouvement, le tronçon tubulaire 15 entraîne tous les autres tronçons qu'il contient. Lorsqu'il est arrêté dans sa course par le contact entre la butée 30 et l'épaulement 28, c'est au tour du tronçon tubulaire 16 d'être entraîné en déplacement axial depuis sa position de fin de course arrière qui n'a pas changé par rapport au tronçon tubulaire 15 jusqu'à sa position de fin de course avant où la bague 38 correspondante va s'engager dans la creusure avant 40 du tronçon tubulaire 15. Pendant cette course, la bague 38 va se rétracter à l'intérieur de la gorge 36 en étant poussée par le bord arrière de celleci le long de la rampe 42 de la creusure arrière 39 (figure 3). Puis, pendant toute la course, la bague 38 va rester contractée à l'intérieur de la gorge annulaire 36 en étant maintenue au contact de la surface intérieure du tronçon tubulaire 15 de plus grande section (figure 4). Enfin, lorsque la bague arrive au bord de la creusure avant 41 du tronçon tubulaire 15, elle commence à se dilater à nouveau, du fait de son élasticité propre, jusqu'à venir au contact de la partie de ladite creusure dont le profil en coupe longitudinale présente une courbure 41. A partir de ce moment, le tronçon tubulaire 16 est immobilisé par rapport au tronçon tubulaire 15 de plus grande section. Il a entre-temps entraîné dans sa course le tronçon tubulaire 17 et le tronçon central 18. Une fois bloqué, c'est au tour du tronçon tubulaire 17 de se déployer et de se verrouiller de la même façon, puis au tour du tronçon central 18, jusqu'à déploiement complet du vérin télescopique. Lorsque la pression de fluide est relâchée dans le vérin, les différents tronçons se rétractent dans l'ordre inverse. Autrement dit, c'est d'abord le tronçon central 18 qui coulisse à l'intérieur du tronçon tubulaire 17 jusqu'à ce que sa bague 38 s'engage à nouveau dans la creusure arrière 39 de celui-ci. Après quoi, les autres tronçons tubulaires 17,16, 15 se rétractent successivement jusqu'à revenir à la situation illustrée sur la figure 1. Outre la simplicité des moyens de fin de course 38 combinés, il est à noter que cet agencement se prête bien au démontage du vérin, pour des opérations de maintenance, par exemple. Si l'élément 14 est enlevé, il est aisé de repousser par exemple le tronçon 18 jusqu'à dégager la gorge 39 correspondante et y insérer une bague profilée s'adaptant précisément dans la gorge d'arrêt de la bague correspondante et permettant ensuite de faire coulisser le tronçon 18 jusqu'à extraction complète par l'arrière, et ainsi de suite pour les autres tronçons. Ainsi, pour les opérations de démontage-remontage, un jeu de joints est fourni avec un jeu de telles bagues profilées, accompagnés d'une notice d'instructions. Lesdites bagues profilées s'adaptent respectivement dans les gorges 39 correspondantes. En cas d'oubli de montage d'une bague profilée, le tronçon est déblocable en le repoussant et démontable après mise en place de la bague profilée Dans la variante des figures 6 et 8, l'agencement des moyens de fin de course est inverse. En effet, pour deux tronçons voisins, la gorge annulaire 36 est pratiquée sur la surface interne du tronçon tubulaire de plus grande section tandis que la bague 38a est, cette fois, dimensionnée pour se rétreindre élastiquement vers l'intérieur. D'autre part, la gorge annulaire 36 est d'une profondeur suffisante pour contenir la bague à l'état dilaté, c'est-à-dire lorsque celle-ci se trouve engagée sur la surface cylindrique du tronçon tubulaire de plus faible section. La gorge 36 est située au voisinage de l'extrémité dite avant du tronçon dans lequel elle est pratiquée. Par ailleurs, les deux creusures annulaires 39,40 sont pratiquées à distance l'une de l'autre mais cette fois à la surface externe du tronçon qui est guidé dans le tronçon tubulaire voisin de plus grande section. L'agencement est identique pour chaque paire de tronçons voisins. REVENDICATIONS 1. Vérin télescopique comprenant plusieurs tronçons coaxiaux de sections différentes telles qu'au moins un tel tronçon (15), tubulaire, constitue un guide de coulissement longitudinal pour un tronçon (16) voisin de section inférieure, la course dudit tronçon voisin par rapport audit tronçon tubulaire formant guide étant déterminée par des moyens de fin de course dits avant et arrière, caractérisé en ce que pour ces deux tronçons au moins, lesdits moyens de fin de course avant et arrière sont combinés et comprennent : - sur l'un des tronçons, une gorge annulaire (36) retenant une bague interrompue (38) déformable et contrainte vers l'autre tronçon contre lequel elle s'applique, et - sur l'autre tronçon, deux creusures annulaires (39,40) dont le profil en coupe longitudinale comprend une courbure (41) de forme correspondant à une partie du profil de ladite bague et une rampe (42), les deux rampes des deux creusures affleurant l'une vers l'autre à la surface dudit autre tronçon. 2. Vérin télescopique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite bague (38) a une section circulaire et en ce que ladite courbure dudit profil a la forme d'un arc de cercle de diamètre sensiblement identique. 3. Vérin télescopique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite gorge annulaire (36) est pratiquée sur le tronçon de plus petite section, en ce que la bague (38) est dimensionnée pour se déployer élastiquement vers l'extérieur, en ce que ladite gorge annulaire est d'une profondeur suffisante pour contenir entièrement la bague à l'état rétracté et en ce que les deux creusures annulaires (39,40) sont pratiquées à distance l'une de l'autre à la surface interne du tronçon tubulaire voisin qui forme le guide dudit tronçon de plus petite section. 4. Vérin télescopique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite gorge annulaire (36) est pratiquée sur la surface interne du tronçon tubulaire de plus grande section, en ce que la bague (38a) est dimensionnée pour se rétreindre élastiquement vers l'intérieur, en ce que ladite gorge annulaire est d'une profondeur suffisante pour contenir la bague à l'état dilaté et en ce que les deux creusures annulaires (39,40) sont pratiquées à distance l'une de l'autre à la surface externe du tronçon guidé dans ledit tronçon tubulaire de plus grande section.