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L'invention a pour objet un vérin pneumatique du typé à double effet.
Les vérins actuellement utilisés présentent des mites d'air après un fonctionnement relativement court.
D'autre part, leur emploi dans des atmosphères forte- ment chargées de poussières nécessite des démontages et remontages fréquents en vue de leur nettoyage.
Le vérin pneumatique conforme à l'invention cons-
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titue à cet égard, un perfectionnement important, car il peut fonctionner sans fuites pendant plusieurs million. de cycles de travail. Selon l'invention, les diversse mesures concourant pour l'obtention de ce résultas com- prennent essentiellement l'injection de l'air d'échappe-
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ment près du joint. assurant l'étanonéité de la tib de piston à l'extrémité du vérin et l'évacuation de cet air la long de cette tige, la disposition d'amortisseur..
pneumatiques à action réglable de part et d'autre du piston et l'utilisation de joints conformes au type décrit d@ns la demande de brevet N 425.841 du 19 Septembre 1955 au nom de la demanderesse pour "Garniture d'étancnéité".
Un autre perfectionnement conforme à 1'invention
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présente !"avantage de permettre la suppression des conduits d'échappement de ralenti et vis-pointeau prévue dans les fonds du cylindre. La section d'échappement de ralenti est en effet très petite et peut s'obstruer.
Selon l'invention, la. partie centrale du piston porte, cet effet, deux garnitures d'étanchéité convergentes lèvre fléchissante, ces garnitures étant disposées de manière à aboutir dans une capacité annulaire réaliser dans la partie centrale du piston. L'air comprimé lors de l'amortissement du déplacement du piston peut alors s'échapper, au-dessus d'une certaine pression, entre le piston et le cylindre et pénétrer, par fléchissement De
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la lèvre de l'une des garnitures, dans la capacité 8.1J.lW.- laire du piston.
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Une forme d''exécution.. particulière permet de remédier à ces inconvénients et consiste à prévoir dans le joint à lèvres du type indiqué ci-dessus, une ou des perforations ou fentes sana enlèvement de matière dans les lèvres qui, pour des pressions normales ré- gnant dans L'appareil, restent fermées, tandis qu'elles s'ouvrent et créent une fuite lorsque la pression croît au delà d'une valeur déterminée.
Plusieurs modes de réalisation du vérin pneuma- tique conformeà l'invention seront maintenant décrits, à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux des- sins annexés, dans lesquels:
La figure 1 est une vue en élévation et coupée du vérin; La. figure 2 représente l'amortisseur intérieur du piston engagé dans le fond de cylindre inférieurß ,
La figure 2a est une vue en coupe d'une portion d'une butée placée sur un fond de cylindre;
La figure 3 représente un détail du dispositif d'injection de l'air d'échappement;
La figure 4 est une vue en plan du dispositif de la figure 3, coupée suivant l'axe IV-IV de cette figure;
La figure 5 est une vue en coupe d'un mode de réalisation différent du piston du vérin;
La figure 6 représente schématiquement la distri- bution de l'air comprimé;
La figure 7 représente schématiquement un autre mode de réalisation de cette distribution;
La figure 8 représente un mode de réalisation d'une garniture à lèvre latérale et cannelures périphé- riques;
La figure 9 est une demi-coupe verticale de l'ensemble du vérin représentant un autre mode de réa-
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iii8 tion;
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La figure 10 est une demi-coupe verticale -; la partie centrale du vérin représentant encore un autre mode de réalisation;
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La figure 11 représenta une garni-cure d'étanchéitet
La figure 12 représente une autre réalisation du vérin suivant la figure 9, dans laquelle,le piston est monobloc avec la tige, et dans laquelle les embouts de pistons sont de diame-cres différents;
La figure 13 est une coupe longitudinale d'une autre variante du vérin;
La figure 13a est une coupe partielle de la par- tie centrale du vérin représentant une variante de mon- tage des garnitures;
La figure 14 représente la garniture du joint d'amortisseur montée sans pression ;
La figure 15 montre la même garniture montée avec légère pression (perforation s'ouvrant légèrement);
Les figures 16 et 17 représentant la même garni- ture soumise à des pressions croissantes (perforation de plus en plus ouverte);
La figure 18 représente la coupe longitudinale d'un vérin dans sa partie amortisseur, réalisé suivant une caractéristique de l'invention.
L'ensemble du vérin est représenté dans la fi- gure 1. Il comprend deux fonds de cylindre 1 et 2, reliés entre eux par des tirants (non représentés), les deux fonds étant respectivement disposés dans chacune des extrémités d'un tube 3 formant cylindre. Dans le cylindre 3 se déplace un piston formé par une bague d'appui et un presse-joint 5.9 ces éléments étant por- tés par une tige de piston 6 qui traverse le fond de cylindre 2. Le fond 1 et la tige de piston 6 portent respectivement les oreilles 7 et 8 qui aervent la pre- mière à l'accrochage du vérin et la abonde pour la
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fixation d'un crochet de vérin (non représenté) sup- portant la cnarge.
Le fond de cylindre 1 comprend une capacité intérieure 9 qui communique avec un conduit 10 fixé au moyen d'une vis-raccord 11 et qui est relié à un réseau de distribution d'air comprimé par l'intermé- diaire d'un distributeur (non représenté dans cette figurer. L'extrémité du conduit 10 porte un orifice calibré 12 qui réduit le débit d'air à la valeur con- venable; un joint 13 assure l'étanchéité entre le con- duit 10 et le fond 1.
Dans le fond de cylindre a été réalisé un con- duit 14 qui débouche dans le cylindre 3 et qui se termina par une vis-pointeau 15 permettant de régler le débit de l'air s'échappant par le conduit 14 vers l'extérieur.
Un joint 16 assure l'étanchéité entre le fond 1 et le cylindre 3.
La tige de piston 6 porte une draille d'amortis- saur inférieure 17, la bague d'appui 4 et le presse- joint 5, oonstituant le piston proprement dit, et une douille d'amortisseur supérieure 18 qui est vissée sur la tige 8. Entre les éléments 4 et 6 du piston est dispo- sée une garniture d'étanchéité 19 du type décrit en dé- tail dans la demande de brevet ? 425.841 du 19 Septembre 1955, au nom de la Demanderesse, . pour "Garniture d'étanchéité-. Les douilles 17 et 18 présentent des rainures circulaires 20 et 21 dans les- quelles sont logées les garnitures 22 et 23, également décrites dans la demande de brevet indiquée ci-dessus et dont le mode d'action sera rappelé plus loin.
Un joint 24, d'un type classique, est prévu sur la tige de pis- ton 6.
La portion intérieure du fond de cylindre infé- rieur 2 est semblable au fond supérieur déjà décrit. Le
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fond 2 comprend une capacité' intérieure 25, un conduit 36 relié au distributeur d'air comprimé, avec orifice calioré 27, raccord vissé 28 et joint 29, un conduit d'échappement 30 et la vis-pointeau SI* La partie ex- térieure du fond 2 est conformée en bague 32 dans la- i quelle est vissé un chapeau de presse-étoupe 33, ces deux éléments formant entre eux un alvéole 34 dans le- quel est logé le bourrelet d'une garniture d'étanchéité 35 du type déjà décrit dans la demabde de brevet préci- tée de la Demanderesse,
c'est-à-dire comprenant une lè- vre d'étanchéité 36 et une lèvre de raclage 37. Cette portion de vérin a été représentée à une échelle plus grande dans les figures 3 et 4, qui montrent que le jeu 38 entre la tige 6 et le chapeau 33 est assez important, disposition dont la signification sera expliquée plus loin.
La capacité 38 est reliée par des conduits tels que 39 aune rainure circulaire 40 dans laquelle débouche un raccord 41 qui fixe un conduit 42 relié au/distribu- teur de l'air comprimé.Sur la bague 32 est encore fixée une extrémité d'un soufflet 43 en caoutchouc (figure 1) qui entoure la tige 6 et dont l'autre extrémité est solidaire de cette tige par l'intermédiaire d'une plaque filtrante 44.
Des butées en caoutchouc 61 et 62, ayant la forme d'anneaux crénelés, sont disposées sur les fonds de cylindre vis-à-vis du piston. La figure 2a est une vue en coupe d'une telle butée.
Le fonctionnement du vérin ainsi décrit est le suivant : le piston 4-5 se trouvant dans la position telle que représentée dans la figure 1, le distributeur d'air est, par exemple, commandé de manière à faire descendre le crochet porté par l'oreille 8. L'air est alors admis par le conduit 10 et l'orifice 12 dans la partie supé- rieure du vérin et sa. pression s'exerce de haut en bas
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sur le piston. Celui-ci descend alors en chassant devant lui l'air contenu dans la capacité 45.
Cet air s'échappe par la capacité 25 et le conduit 26 et le distributeur le renvoie vers le conduit 42 d'où il est injecté dans l'espace 38 .L'air balaie cet espace en entraînant avec lui les corps étrang ayant pu péné- trer et maintient ainsi la lèvre de raclage 37 en état de propreté. L'air s'échappe ensuite, avec les poussiè- res, s'il y a lieu, à l'intérieur du soufflet 43 et vers l'extérieur à travers la plaque filtrante 44. Il a été constaté que cette injection d'air d'échappement conforme à l'invention, présente l'avantage de mainte- nir la garniture 35 en état de fonctionnement et, en outre, de rendre l'échappement de l'air plus silencieux que dans les vérins classiques.
A noter qu'une petite fraction de l'air chassé par le piston est également évacué par le conduit 30 et la vie-pointeau 31.
Lorsque la-douille 17 pénètre dans l'espace 25 (position qui a été représentée dans la figure 2), l'air encore contenu en 45 ne peut plus s'échapper par le conduit 26, car la. garniture 22 assure l'étanchéité dans ce sens, la pression s'exergant dans le sens de la flèche 46 (figure 2) appliquant fortement sa lèvre con- tre la paroi 47. L'air subsistant en 45 se trouve donc de nouveau comprimé et ne peut s'écouler que par le con- duit 30 et la vis-pointeau 31. La descente du piston se poursuit, mais elle se trouve ralentie. Ce dispositif agit donc comme un amortisseur. Le réglage du débit d'air dans le conduit 30, au moyen de la vis-pointeau 31, per- met de déterminer la vitesse de descente du piston dans la dernière partie de son parcours.
Si, en cas da dété- rioration des garnitures 21 et 22 par exemple, l'effet d'amortissement est insuffisant, le piston bute contre les anneaux de butée 61 ou 62, ce qui évite la destruc- tion de l'appareil.
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Lorsque le piston doit remonter, l'air comprimé est admis par le conduit 28, pénètre dans l'espace 25 (figure 2) et là dans l'espace 45, car la garniture per- met le passage de l'air dans le sens de la flèche 46a en passant par les cannelures 48 prévues sur le pourtour du bourrelet et par fléchissement de la terre 22. L'air pénétrant dans l'espace 45 (figure 1) le piston 4-6 remonte et se trouve amorti lorsque la douille 18 pénètre dans l'espace 9. L'air réchappant par le conduit 10 est in- jecté par le conduit 42 de la même manière que précé- demment et s'échappe à travers le soufflet et la plaque filtrante 44.
Un mode de réalisation différent du piston du vérin a été représenté dans la figure 5. On y reconnaît le cylindre 3 qui contient un piston 49 sur lequel sont montées quatre garnitures d'étanchéité 50, 61, 52 et 63 semblables aux garnitures 22 et 23 de la figure 1. Le piston est monté sur une tige de piston. Les garnitures
61 et 52 remplacent la garniture 19 de la figure 1 et présentent l'avantage de permettre la constitution du piston et de ses prolongements en une pièce unique.
Une forme particulièrement avantageuse de la garniture du type utilisé en 50, 51, 52 et 53 a été représentée dans la figure 8. Le corps torique de la garniture présente, dans ce mode de réalisation à l'ex.. térieur une surface conique 63, qui amélioré les pro- - priétés de glissement et de guidage d'un piston équipé de cette garniture.
Le système de distribution de l'air comprimé a été schématisé dans la figure 6. Le distributeur 54 reçoit l'air par.le conduit 56 et l'envoie, selon son réglage, vers le conduit 10, c'est-à-dire le haut du cylindre, ou vers le conduit 26, c'est-à-dire le bas du cylindre. L'air refoulé par le piston est, dans tous
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les cas, envoyé dans le conduit 42 et injecté le long de la tige de piston 6.
Un moyen supplémentaire de réglage de la vitesse de déplacement du piston est représenté dans la figure 7. Un dispositif étrangleur 66, d'un type connu quelcon- que, est disposé sur le conduit 42 dans lequel passe l'air d'échappement. Cet étrangleur est commandé par les déplacements d'un galet 57 qui roule sur une tige
58 solidaire de la tige de piston 8 et portant des cames telles que 59 et 60. Un passage d'une de ces cames sous le galet 57 a pour effet d'étrangler le débit d'air et de ralentir, par conséquent, le déplacement du piston de vérin. Un positionnement convenable des cames 59, 60, etc, sur la tige 58 permet donc de ralentir le mouvement du piston à certains endroits de sa course.
Comme le montre la figure 9, un autre mode de réalisation du vérin conforme à l'invention emporte une partie des organes principaux du vérin qui vient d'être décrit.
Aux extrémités du cylindre 3 sont prévus deux 'fonde de cylindre dans lesquels débouchent respectivement les conduite d'air 10 et 26 reliés à un distributeur, non représenta, au moyen duquel chacun de ces conduits peut être mis en communication avec la source d'air com- primé ou avec le conduit 42 d'injection de l'air d'échap- pement entre la tige de piston 6 et le chapeau de presse- étoupe 33. La tige 6 porte l'oreille 8 et le fond supé- rieur 65 l'oreille d'accrochage 7. Le fond supérieur 65 ne fait communiquer le cylindre 3 qu'avec le conduit 10 et il'e comporte aucun autre conduit d'échappement. De même, le fond inférieur 66 ne permet la communication du cylindre 3 qu'avec le conduit 26., aucun autre conduit d'échappement n'étant prévu.
La tige de piston 6 porte le piston 67 formé
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par un manchon vissé sur l'extrémité de la tige de piston ou venu d'un bloc avec la- tige pour les petits vérins (voir figure 12). Les deux prolongements du piston portent les garnitures d'étanchéité 68 et 69 du type déjà décrit précédemment, c'est-à-dire à lèvre latérale unique et cannelures périphériques.
La partie centrale du piston 67, dont le diamètre extérieur est inférieur au diamètre intérieur du cylin- dre, de sorte qu'il n'y a pas de contact entre le pis- ton et le.cylindre, porte deux garnitures d'étanchéité 70 et 71, du même type que les garnitures 68 et 69, disposées dans les encoches 72 et 73, de manière à
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<f être convergentes.. Entre les garnitures 70 et 71 est prévue une capacité annulaire 74.
Le fonctionnement du vérin est le suivant :
En admettant que, dans la position représentée dans la figure 9. le piston doit se déplacer vers le bas, c'est-à-dire que le distributeur d'air du vérin est réglé de manière à faire pénétrer l'air dans le cylindre par le conduit 10, tandis que le'conduit 26 permet l'échappement, à partir de l'instant où le prolongement inférieur 67a du piston 67 pénètre dans la capacité centrale 75, l'air contenu dans l'espace annulaire 76, formé par le piston, le cylindre 3 et le fondas cylindre 66, est comprimé. Le mouvement du piston se trouve donc amorti en fin de course.
La pression dans l'espace 76 augmente rapidement jusqu'à une certaine valeur dépassant d'assez peu celle de la pression régnant dans le cylindre au-dessus du piéton et, par conséquent, dans la capacité 74. L'air comprimé en 76 s'échappe alors vers la capacité 74 en passant entre le piston et le cylindre et en faisant fléchir la lèvre de la garniture 71 ; la faiblesse relative de la contre-pression évite toute détérioration
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des garnitures. Le fonctionnement du dispositif est évidemment semblable lorsque le piston monte. On peut prévoir, comme sur la figure 12, des diamètres d'embouts différents, ce qui permet un amortissement différent à la. montée et à la descente.
Ce perfectionnement présente l'avantage de rendre l'usinage des fonds de cylindre plus simple par suite de la suppression des conduits d'échappement de ralenti et de leurs vis-pointeaux d'étranglement.
D'autre part, le piston n'étant au contact du cylindre que par l'intermédiaire des garnitures d'étanchéité, l'usinage du piston proprement dit, constitué par un élé- ment unique, peut être limité à la réalisation de son alésage et du filetage 77, le piston et sa tige pouvant
Enfin tout souci de réglage de l'amortissement également être constitués en un seul élément/du piston est supprimé, ce réglage étant déterminé par la construction du vérin, et notamment par le volume de la capacité 74.
Dans les vérins munis des dispositifs objets de la présente invention, quand les pressions à fin de course se sont équilibrées, le vérin n'agit plus qu'en fonction des sections établies et se comporte comme un vérin différentiel. différent
Un mode de réalisaton/du vérin conforme à l'in- vention a été représenté dans la figure 10. Le piston y est formé par deux éléments latéraux 80 et 81, porte@@ respectivement les garniturea d'étanchéité 82 et 83, un élément central 84 dans lequel a été réalisée une capacité annulaire 85. Entre les éléments 80 et 84 d'une part, et 81 et 84 d'autre part, sont serrées deux garni- tures d'étanchéité 86 et 87, ces garnitures étant confor- mées en cuvettes.
Une telle garniture a été représentée plus grande échelle dans la figure 11.
Cette garniture présente une surface extérieure légèrement conique jouant le rôle de lèvre. Elle n'as-
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sure pas le guidage du piston qui doit être c@@ par ajutage dudit piston dans le cylindre. Des canne-
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lures 80a et 81a. permettent le passage da l'air au moment de amortissement'.
Le fonctionnement du vérin ainsi équipé est similaire à celui du vérin de la figure 9, c'est-à-dire que l'air comprimé en 88, par exemple, fait fléchir la lèvre de la garniture 87 et s'échappe dans la capacité 85.
Dans la figure 13, 3 est le cylindre du vérin, 4 le piston, attelé sur la tige 6 traversant le fond de cylindre grâce à une garniture d'étanchéité du modèle de celui décrit précédemment; 17, 18 sont deux prolongements cylindriques du piston qui s'engagent en fine de parcours dans les parties cylindriques 9 et 25 des fonds de cylindre. Les prolongements 17, 18 sont munis de garnitures 22, 23 telles que décrites précédem- ment, et le piston 4 est pourvu de garnitures 61, 52, semblables à celles représentées à la figure 5.
Au moment où le joint 23 pénètre dans la partie cylindrique 9 du fond, l'air contenu en 461 est com- primé, et la valeur croissante de cette compression amortit progressivement jusqu'à l'arrêt le mouvement du piston.
Il ne se produit aucun choc et les organes du vérin ne subissent pas de fatigue dangereuse. La durée de fonctionnement d'un tel vérin est pratiquement indé- finie.
Si le volume 451 se réduisait à zéro en fin de course, le déplacement du piston ne pourrait évidemment pas se faire complètement. Il est donc nécessaire de ménager par un usinage convenable du piston et des fonda de cylindre une capacité restante qui limite à une valeur déterminée la pression d'air amortissant le
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mouvement. Cette valeur s'exprime par le re.pport entre la capacité restante et la capacité 451 au moment où le joint 23 vient en contact avec la partie cylindrique 9.
Ce rapport peut varier de 1/2 à 1/6 suivant l'utilisa- tion du vérin et la valeur de la contrepression à l'é- chappement.
Une contrepression élevée - faible diamètre des canalisations reliant le vérin aux distributeurs, éloi- gnement de ceux-ci ou autres causes - conduit à augmen- ter la capacité restante, donc le rapport au ralenti. Le rapport de ralenti est également fort losque le vérin doit accomplir exactement sa course sans temps d'arrêt notable à chaque fin de parcours.
Par contre, un vérin de manutention de lourdes charges n'exigeante pas une course rigoureuse, acceptera un rapport de ralenti faible assurant un arrêt très amorti.
Les garnitures de piston seront de préférence montées en opposition comme représenté figure 13a.
L'avantage de cette disposition apparaît immédiatement: l'air comprime, agissant suivant la flèche A par exem- ple, pousse le piaton grâce au joint 62 dont la lèvre est appliquée contre le cylindre 3, mais écarte en même temps du cylindre la lèvre du joint 53, diminuant ainsi au cours du déplacement du piston dans ce sens la pression de cette lèvre contre le cylindre, donc son usure, en s'opposant en outre, ce qui est important, au repliement éventuel de celle-ci.
Pour que le joint 53 permette le passage de l'air vers le joint 52 et réciproquement dans le mou- vement inverse du piston, pour que le joint 52 permette le passage vers le joint 53, il a été pratiqué sur le tore de ces joints des cannelures 64. Il est également possible de réserver un passage d'air circulaire en exé-
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@utant le corps torique à un diamètre extérieur lege- rement inférieur au diamètre du cylindre.
Pour obtenir une bonne étanchéité de la garniture sur le piston, il est recommandé de monter la garniture en serrage dans son logement, sur le diamètre inférieur.
La description précédente n'a été donnée que pour rappeler le fonctionnement du vérin décrit précédemment.
Suivant l'utilisation du vérin et la valeur de la contre-pression à l'échappement, il peut arriver que le vérin n'effectue pas une course complète, c'est-à-- dire que le piston ne vienne pas rigoureusement au con- tact du fond. Cela peut, dans-certaine cas, constituer un inconvénient. Précédemment, on avait prévu l'échappe- ment réglable de l'air au moyen d'une vis-pointeau.
Cette disposition permet de supprimer totalement l'inconvénient rappelé ci-dessus, et consiste à prati- quer dans la lèvre de la garniture d'amortisseur 22 ou 23 un ou plusieurs trous d'aiguille 65, suivant figures 14, 15, 16, 17, 18. Lorsque le prolongement du piston 18 pénètre dans la partie cylindrique 9, l'air comprimé dans le volume 451 exerce une pression contre la lèvre 231 de la garniture 23.
Au début de la pénétration en 5, la pression en 451 est trop faible pour que.l'air franchisse les troue d'aiguille, la garniture se comporte comme une garniture normale (figure 13) et l'effet amortisseur commence.
La pression en 451 augmentant, les trous d'ai- guilLe 65 commencent à s'ouvrir (figure 15). Une cer- taine quantité d'air s'échappe par ces trous et la crois- sance de l'effet amortisseur est atténuée.
On assite ensuite à une ouverture sensiblement plus grande des trous (figures.16, 17 et 18) qui permet à l'air comprimé de s'échapper et au piston de parcourir sa. course totale tout en assurant un effet amortisseur
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croissant et donc pleinement efficace*
Cette réalisation suivant l'invention marque un progrès très important sur les dispositifs utilisant un conduis et une via-pointeau en ce qu'elle est beau- coup moine- coûteuse et que l'amortissement du vérin se fait automatiquement quelles que soient les conditions d'installation et la. valeur de la contre-pression d'échap- pement.
En outre, la course du vérin est totale.
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