Brevet FR2957999A1 — publié le 20110930

La présente invention concerne un piston comportant une première face, une seconde face opposée à la première face, une troisième face joignant la première face et la seconde face et présentant une gorge, et un joint d'étanchéité logé dans cette gorge. Un piston est un élément qui sépare deux chambres (une première chambre et une seconde chambre) contenant chacune un fluide. Par exemple, dans le cas d'un vérin, le piston du vérin est apte à se déplacer dans le vérin sous l'action du fluide contenu dans la première chambre de façon à exercer une action sur le fluide contenu dans la seconde chambre du vérin, ce fluide exerçant à son tour une action sur un équipement qui l'on souhaite actionner. Pour être efficace, le piston doit former une interface étanche entre les deux chambres, même lorsque ce piston se déplace dans son logement. Cependant, dans certaines situations, il est souhaitable de maintenir une circulation de fluide entre la première chambre et la seconde chambre. Par exemple, dans les turbines aéronautiques, le carburant est utilisé comme fluide dans des vérins. Ce carburant nécessite donc un refroidissement. Ce refroidissement est assuré en faisant circuler continuellement le carburant dans les vérins et les canalisations. Il est donc nécessaire de réaliser un débit de fuite entre la première chambre et la seconde chambre pour permettre la circulation du carburant entre ces chambres. Ce débit de fuite est par exemple réalisé en perçant un trou rectiligne dans le piston, ce trou reliant la première chambre et la seconde chambre. Ainsi, une circulation de fluide s'établit entre les chambres. Le trou doit cependant être de diamètre suffisamment faible pour ne pas diminuer de façon préjudiciable l'efficacité du piston lors de son fonctionnement et permettre un refroidissement suffisant du fluide. En pratique, ce diamètre doit ainsi être inférieur à 0,6 mm. Il s'ensuit, en fonctionnement, un colmatage rapide du trou par des particules polluantes (contenues dans le fluide) qui est indésirable. Alternativement, le débit de fuite peut être réalisé en plaçant au sein du piston un restricteur Lee-jet. Ce restricteur communique par conduits à la fois avec la première chambre et avec la seconde chambre, et présente des crépines (filtres) et des diaphragmes percés que le fluide traverse en passant entre les deux chambres, ce qui permet de réduire le débit du fluide. Cependant un restricteur Lee-jet est d'un coût élevé, et nécessite un positionnement précis au sein du piston. En outre il tend également à se colmater lors d'une utilisation prolongée, car les crépines sont de faible dimension. La présente invention vise à proposer un piston qui permette, de manière économique, d'établir une circulation de fluide entre les deux chambres séparées par le piston, en minimisant la tendance au colmatage de ce conduit, et en façilitant l'entretien de ce conduit. Ce but est atteint grâce au fait que le piston comprend un conduit constitué d'un premier tronçon situé à l'intérieur du piston et reliant ladite première face à ladite gorge, d'un deuxième tronçon situé à l'intérieur du piston et reliant ladite seconde face à ladite gorge, et d'un tronçon intermédiaire reliant ledit premier tronçon et ledit deuxième tronçon et traversant ladite gorge, les parois dudit tronçon intermédiaire étant formées par ledit piston et par ledit joint d'étanchéité de telle sorte que ledit tronçon intermédiaire forme un tube étanche débouchant uniquement sur ledit premier tronçon et sur ledit deuxième tronçon, ledit tronçon intermédiaire présentant au moins un obstacle apte à entraver la circulation du fluide qui circule dans ce tronçon intermédiaire. Grâce à ces dispositions, les risques de colmatage du conduit traversant le piston sont minimisés, puisqu'il n'est plus nécessaire que le conduit ait une section transversale inférieure à une taille donnée. En effet, c'est l'obstacle dans le tronçon intermédiaire qui entrave l'écoulement du fluide y circulant, et par là même qui réduit le débit du fluide au travers du conduit. Un tel conduit est aisément réalisable, car la réalisation du tronçon intermédiaire se fait par exemple par usinage de la gorge, le tronçon intermédiaire étant ensuite fermé sur toute sa paroi latérale par le joint placé dans la gorge. De même, l'accès au tronçon intermédiaire pour son nettoyage est aisé car il suffit de retirer le joint de la gorge pour accéder au tronçon intermédiaire. Avantageusement, le tronçon intermédiaire présente plusieurs coudes qui constituent les obstacles entravant la circulation du fluide. Avantageusement, le tronçon intermédiaire présente au moins un rétrécissement, qui constitue le ou les obstacles entravant la circulation du fluide. Avantageusement, le tronçon intermédiaire présente des reliefs qui constituent les obstacles entravant la circulation du fluide. L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux, à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un mode de réalisation représenté à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue schématique d'un piston selon l'invention dans un vérin, la figure 2 est une vue longitudinale du piston selon l'invention montrant le conduit, la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 2 avec le joint placé dans la gorge, la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 2 avec le joint placé dans la gorge, la figure 5 est une vue longitudinale du piston selon un autre mode de réalisation de l'invention montrant le conduit avec des rétrécissements, la figure 6 est une vue longitudinale du piston selon un autre mode de réalisation de l'invention montrant le conduit avec des reliefs. La figure 1 montre schématiquement en coupe un piston 1 selon l'invention situé dans un vérin 2 destiné à actionner un dispositif. Dans la description qui suit, le piston 1 est considéré comme situé dans un vérin 2, cependant le piston selon l'invention n'est pas nécessairement situé dans un vérin. Le piston 1 sépare de façon étanche une première chambre 101 et une seconde chambre 102. Le piston 1 est monté sur un cylindre 4 selon un axe longitudinal A, et coulisse donc selon l'axe A. Le piston 1 présente une première face 11 du côté de la première chambre 101, une seconde face 12 qui est opposée à la première face 11 et qui est du côté de la seconde chambre 102. Par exemple la première face 11 et la seconde face 12 sont sensiblement parallèles et présentent un contour en forme de cercle. La première face 11 et la seconde face 12 sont jointes par une troisième face 13 qui est une face annulaire qui s'étend selon l'axe longitudinal A et qui constitue la face radialement externe du piston 1. Lors du déplacement du piston 1 dans le logement 20 du vérin 2, la troisième face 13 épouse la face radialement interne 25 du logement 20, avec pour objectif d'établir une étanchéité à l'interface entre le piston 1 et le logement 20. Comme visible sur la figure 2, qui montre un grossissement de la région du piston 1 proche du logement 20, la troisième face 13 présente sur toute sa circonférence une gorge 30. La gorge 30 est annulaire et ne débouche pas sur la première face 11 ni sur la deuxième face 12. La gorge 30 s'étend ainsi dans un plan P perpendiculaire à l'axe longitudinal A. La gorge 30 est donc délimitée par une première paroi latérale 31 plus proche de la première face 11, une deuxième paroi latérale 32 plus proche de la deuxième face 12, de l'autre côté de la première paroi latérale 31, et une paroi de fond 33 qui relie la première paroi latérale 31 et la deuxième paroi latérale 32. La paroi de fond 33 a donc la forme d'une paroi annulaire qui s'étend selon l'axe longitudinal A et qui est traversée par le plan P. Afin d'améliorer l'étanchéité à l'interface entre le piston 1 et son logement 20, le piston 1 comprend un joint d'étanchéité 40 qui se loge dans la gorge 30 et qui frotte contre la paroi radialement interne 25 du logement 20 lors du déplacement du piston 1 (voir figure 1). Sur la figure 2, ce joint d'étanchéité 40 est omis. Ce joint d'étanchéité est visible sur les figures 3 et 4, discutées ci-dessous. La figure 2 montre le conduit 50 qui est compris dans le piston 1. Ce conduit 50 comprend un premier tronçon 51 qui débouche à une de ses extrémités sur la première face 11 du piston 1 par un premier orifice 511. Le premier tronçon 51 débouche à l'autre de ses extrémités dans la gorge 30 par un second orifice 512. Ce conduit 50 comprend également un deuxième tronçon 52 qui débouche à une de ses extrémités dans la gorge 30 par un premier orifice 521. Le deuxième tronçon 52 débouche à l'autre de ses extrémités sur la deuxième face 12 du piston 1 par un second orifice 522. Le premier tronçon 51 et le deuxième tronçon 52 sont, sur toute leur longueur, entourés par la matière du piston 1, de telle sorte que le seul accès à chacun de ces tronçons est par leurs orifices à leurs extrémités. Le premier tronçon 51 et le deuxième tronçon 52 sont reliés entre eux par un tronçon intermédiaire 53. Le second orifice 512, où le premier tronçon 51 débouche dans la gorge 30, se situe en partie sous la surface de la paroi de fond 33 de la gorge 30. De même, le premier orifice 521, où le deuxième tronçon 52 débouche dans la gorge 30, se situe en partie sous la surface de la paroi de fond 33. Ainsi, le tronçon intermédiaire 53 forme un canal ouvert qui s'étend le long et dans les parois de la gorge 30 du piston 1 depuis le second orifice 512 du premier tronçon 51 jusqu'au premier orifice 521 du deuxième tronçon 52, et qui débouche sur toute sa longueur dans la gorge 30. Le tronçon intermédiaire 53 a une morphologie telle qu'il comporte un ou plusieurs obstacles aptes à entraver l'écoulement du fluide lorsqu'il s'écoule dans ce tronçon intermédiaire 53. Par exemple, le tronçon intermédiaire 53 présente plusieurs coudes 535, qui constituent ces obstacles. Cette situation est représentée sur la figure 2. Par exemple, les coudes 535 sont à angles droits. Chaque coude 535 perturbe l'écoulement du fluide par frottement du fluide sur les parois du tronçon, et par création de turbulences. Il s'ensuit que le coefficient de débit du conduit 50, défini par le rapport du débit à la racine carrée de la différence de pression aux bornes du conduit, est diminué. Les inventeurs ont montré par des expériences que le coefficient de débit d'un tel conduit coudé, avec un diamètre minimum supérieur à 0,8 mm, variait entre 3 et 11f/h/v/bar (litre/heure//bar) Les coudes 535 peuvent avoir n'importe quelle forme. Par exemple les coudes 535 peuvent être en forme de U. Dans le cas où le premier tronçon 51 et le deuxième tronçon 52 sont parallèles, le nombre de coudes 535 est pair si chaque coude 535 est en forme de U, et le nombre de coudes 535 est un multiple de 4 si chaque coude 535 est à angle droit. Alternativement aux coudes 535, ou en combinaison avec ceux-ci, le tronçon intermédiaire 53 présente au moins un rétrécissement 536, qui contribue à entraver la circulation du fluide. En effet, ce ou ces rétrécissements 536 perturbent l'écoulement du fluide, et donc diminuent le coefficient de débit du conduit 50. Cette situation est représentée sur la figure 5 dans le cas d'un tronçon intermédiaire 53 rectiligne présentant un rétrécissement 536. Alternativement, selon une situation non représentée, on peut prévoir que le tronçon intermédiaire 53 présentent plusieurs rétrécissements, sous la forme d'une dérivation comprenant plusieurs passages étroits parallèles entre eux qui se rejoignent entre eux en amont et en aval. Alternativement aux coudes 535 et/ou aux rétrécissements 536, ou en combinaison avec ceux-ci, la surface du tronçon intermédiaire 53 présente des reliefs 537, qui contribuent à entraver la circulation du fluide. Cette situation est représentée sur la figure 6 dans le cas d'un tronçon intermédiaire 53 rectiligne présentant, à sa surface, des reliefs 537 sur une partie de sa longueur. En effet, ces reliefs 537 perturbent l'écoulement du fluide, et donc diminuent le coefficient de débit du conduit 50. De tels reliefs peuvent être en saillie et/ou en creux, d'étendue plus ou moins importante par rapport à la longueur et la hauteur du tronçon intermédiaire 53, en formant par exemple des sortes de piliers de hauteur plus faible ou égale à la profondeur du tronçon intermédiaire 53. La figure 3 montre une coupe partielle du piston 1 perpendiculairement au plan P dans lequel s'étend principalement la gorge 30, dans la partie de la gorge 30 où est situé le tronçon intermédiaire 53. Le tronçon intermédiaire 53 est ainsi coupé dans un plan transversal (le plan de coupe est radial par rapport à l'axe longitudinal A). Le tronçon intermédiaire 53 forme un canal qui s'étend dans la masse des parois de la gorge 30 du piston 1. Le tronçon intermédiaire 53 s'étend depuis la première paroi latérale 31 jusqu'à la seconde paroi latérale 32 dans la paroi de fond 33. Le tronçon intermédiaire 53 est ainsi entouré sur une partie de sa circonférence par la matière de la paroi de fond 33 du piston 1, et débouche sur le reste de sa circonférence dans la gorge 30, à ciel ouvert. Cette géométrie du tronçon intermédiaire 53 permet aisément sa fabrication, par exemple par usinage depuis la paroi de fond 33 de la gorge 30. Avantageusement, le premier tronçon 51 et le deuxième tronçon 52 sont rectilignes, de telle sorte que chacun peut être respectivement usiné aisément dans la première paroi latérale 31 et la seconde paroi latérale 32. La figure 4 montre une coupe partielle du piston 1 perpendiculairement au plan P dans lequel s'étend principalement la gorge 30, dans la partie de la gorge 30 où le tronçon intermédiaire 53 rejoint le deuxième tronçon 52. Le tronçon intermédiaire 53 est ainsi coupé dans un plan transversal, et le tronçon 52 est coupé dans un plan longitudinal. Les figures 3 et 4 montrent le joint d'étanchéité 40 qui se loge dans la gorge 30. Une fois positionné dans la gorge, le joint d'étanchéité 40 remplit la gorge 30 et appuie sur les parois latérales (31, 32) et la paroi de fond 33 de la gorge 30, et recouvre entièrement le tronçon intermédiaire 53, de telle sorte que tronçon intermédiaire 53 forme un tube étanche débouchant uniquement sur le premier tronçon 51 et sur le deuxième tronçon 52. Ainsi, par positionnement du joint d'étanchéité 40 dans la gorge 30, le conduit 50 est étanche sur toute sa longueur, depuis le premier orifice 511 débouchant sur la première face 11, jusqu'au second orifice 522 débouchant sur la seconde face 12. Le fluide peut donc circuler entre la première chambre 101 et la seconde chambre 102 de façon étanche, avec un débit de fuite controlé, et sans risque de colmatage du conduit 50. De plus, le nettoyage du conduit 50 est aisé, puisqu'il suffit de retirer le joint d'étanchéité 40 pour avoir accès au tronçon intermédiaire 53. Le premier tronçon 51 et le deuxième tronçon 52 peuvent quant à eux être aisément nettoyés par introduction d'un manchon nettoyant. Dans la description ci-dessus, le tronçon intermédiaire 53 s'étend uniquement le long de la paroi de fond 33. Alternativement, le tronçon intermédiaire 30 peut déboucher dans la gorge 30 au niveau de la première paroi latérale 31 et/ou de la seconde paroi latérale 32, et s'étendre ainsi le long de la première paroi latérale 31 et/ou la seconde paroi latérale 32 en plus du long de la paroi de fond 33. Dans ce cas, les obstacles aptes à entraver l'écoulement du fluide dans le tronçon intermédiaire 53 (coudes, rétrécissements, reliefs) peuvent se situer dans la partie du tronçon intermédiaire 50 située le long de la première paroi latérale 31 et/ou le long de la deuxième paroi latérale 32. Ces obstacles peuvent alors ne pas être présents dans la partie du tronçon intermédiaire 53 qui traversent la paroi de fond 33, auquel cas cette partie a la forme d'un canal rectiligne s'étendant entre la première paroi latérale 31 et la deuxième paroi latérale 32 de la gorge 30. Alternativement, cette partie du tronçon intermédiaire 53 peut comporter également ces obstacles. Dans tous les cas, le joint 40, une fois positionné dans la gorge 30, recouvre hermétiquement le tronçon intermédiaire 53 sur toute sa longueur. Dans la description ci-dessus, les obstacles tels que les rétrécissements 536 ou les reliefs 537 sont situés sur la partie du tronçon intermédiaire 53 formée par la matière des parois de la gorge 30. Alternativement, ou en complément, ces obstacles peuvent être situés sur la surface du joint 40, à des endroits où le joint 40 recouvre le tronçon intermédiaire 53. Dans tous les modes de réalisation ci-dessus, les perturbations à l'écoulement du fluide dans le tronçon intermédiaire 53 permettent de s'affranchir de la condition d'un conduit de diamètre inférieur à 0,6 mm, condition nécessaire dans l'art antérieur. Par exemple le diamètre minimum du conduit 50 peut être égal ou supérieur à 0,8 mm. Il n'est donc pas nécessaire, dans un conduit 50 selon l'invention, d'utiliser un système de protection contre la pollution par des particules, puisque le diamètre du conduit 50 est suffisamment important pour que les particules ne risquent pas de colmater le conduit 50. Un vérin peut être muni d'un piston 1 selon l'invention. REVENDICATIONS1. Piston (1) comportant une première face (11), une seconde face (12) opposée à ladite première face (11), une troisième face (13) joignant ladite première face (11) et ladite seconde face (12) et présentant une gorge (30), et un joint d'étanchéité (40) logé dans ladite gorge (30), ledit piston (1) étant caractérisé en ce qu'il comprend un conduit (50) constitué d'un premier tronçon (51) situé à l'intérieur du piston (1) et reliant ladite première face (11) à ladite gorge (30), d'un deuxième tronçon (52) situé à l'intérieur du piston (1) et reliant ladite seconde face (12) à ladite gorge (30), et d'un tronçon intermédiaire (53) reliant ledit premier tronçon (51) et ledit deuxième tronçon (52) et traversant ladite gorge (30), les parois dudit tronçon intermédiaire (53) étant formées par les parois de ladite gorge (30) et par ledit joint d'étanchéité (40) de telle sorte que ledit tronçon intermédiaire (53) forme un tube étanche débouchant uniquement sur ledit premier tronçon (51) et sur ledit deuxième tronçon (52), ledit tronçon intermédiaire (53) présentant au moins un obstacle (535, 536, 537) apte à entraver la circulation du fluide qui circule dans ce tronçon intermédiaire (53). 2. Piston (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite gorge (30) présente des parois latérales (31, 32) et une paroi de fond (33), ledit tronçon intermédiaire (53) s'étendant uniquement le long de ladite paroi de fond (33). 3. Piston (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite gorge (30) présente des parois latérales (31, 32) et une paroi de fond (33), ledit tronçon intermédiaire (53) s'étendant Ielong desdites parois latérales (31, 32) et le long deladite paroi de fond (33). 4. Piston (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que ledit tronçon intermédiaire (53) présente plusieurs coudes (535) qui constituent lesdits obstacles entravant la circulation du fluide. 5. Piston (1) selon la revendication 4 caractérisé en ce que lesdits coudes (535) sont à angle droit. 6. Piston (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que ledit tronçon intermédiaire (53) présente au moinsun rétrécissement (536), qui constitue ledit au moins un obstable entravant la circulation du fluide. 7. Piston (1) selon la revendication 6 caractérisé en ce que ledit au moins un rétrécissement (536) est présent sur la partie dudit tronçon intermédiaire (53) formée par la matière des parois de ladite gorge (30). 8. Piston (1) selon la revendication 6 ou 7 caractérisé en ce que ledit au moins un rétrécissement (536) est présent sur la surface dudit joint (40), à des endroits où ce joint (40) recouvre ledit tronçon intermédiaire (53). 9. Piston (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que la surface dudit tronçon intermédiaire (53) présente des reliefs (537), qui constituent lesdits obstacles entravant la circulation du fluide. 10. Piston (1) selon la revendication 9 caractérisé en ce que lesdits reliefs (537) sont présents sur la partie dudit tronçon intermédiaire (53) formée par la matière des parois de ladite gorge (30). 11. Piston (1) selon la revendication 9 ou 10 caractérisé en ce que lesdits reliefs (537) sont présents sur la surface dudit joint (40), à des endroits où ce joint (40) recouvre ledit tronçon intermédiaire (53). 12. Piston (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisé en ce que la dimension minimale d'une section quelconque dudit conduit (50) est au moins égale à 0,8 mm.