Vérin pneumatique L'invention a pour objet un vérin pneumatique à double effet et retour automatique au point mort.
Ce vérin est caractérisé en ce qu'il est constitué d'un corps cylindrique muni d'un double piston soli daire de la tige du vérin, ce double piston recevant les tiges de deux pistons secondaires indépendants l'un de l'autre, montés coulissants et unilatéralement solidaires du mouvement du double piston principal avec lequel chacun coopère, lesdits pistons secon daires se déplaçant dans un cylindre rendu de dia mètre inférieur à celui du cylindre principal par che misage.
L'une ou l'autre des deux chambres délimi tées dans le cylindre principal en bout du double piston, et normalement placées à l'échappement, peut être mise sous pression pour actionner l'ensem ble du vérin, les pistons secondaires étant mis sous pression permanente dans leur propre cylindre et provoquant par le jeu de forces différentielles, le retour de l'ensemble mobile au point mort dès qu'on remet ladite chambre à l'échappement.
Différentes formes d'exécution de l'objet de l'in vention sont décrites ci-après, à titre d'exemple. La fig. 1 est une vue en élévation, avec demi- coupe verticale par l'axe, d'une première forme d'exécution avec tige en bout ; la fig. 2 est une coupe verticale axiale d'une deuxième forme d'exécution, avec tige transversale sortant au milieu de la longueur du vérin; les fig. 3 et 4 sont des coupes verticales axiales d'une garniture d'étanchéité élastique équipant le double piston ; les fig. 5 et 6 sont des vues analogues d'un autre type de garniture élastique d'étanchéité équipant les pistons secondaires ;
les fig. 7 et 8 sont des vues analogues d'une gar niture élastique de presse-étoupe ; les fig. 9 et 10 sont des vues analogues d'une garniture élastique d'étanchéité montée entre les tiges coulissantes des pistons: Le vérin avec tige en bout représenté à la fig. 1 comporte un cylindre 1, muni à une extrémité d'un fond 2, vissé- étanche au moyen d'un joint torique 3.
A l'extrémité, côté sortie de la tige 4 du vérin, le cylindre reçoit un fond 5, en forme de bague, éga lement vissé étanche sur le cylindre au moyen d'un joint torique 6. Le fond 5 reçoit lui-même, par vis sage, un écrou presse-étoupe 7 qui maintient dans le fond de son logement une garniture élastique 8, des tinée à assurer l'étanchéité entre le fond du cylindre et la tige coulissante 4 du vérin.
Cette garniture de presse-étoupe, représentée à plus grande échelle aux fig. 7 et 8, comporte, du côté soumis à l'air comprimé, deux lèvres 83 et 84. La lèvre intérieure coulissante 83 est vulcanisée à un diamètre inférieur à celui de l'arbre coulissant 4, sur lequel elle est montée en tension. La lèvre exté rieure statique 84 est vulcanisée, dans le même but, à un diamètre extérieur légèrement supérieur à celui du logement de la garniture. Le profil interne du corps de garniture présente des ondulations 85, vul canisées à la cote de l'arbre, la garniture formant ainsi coussinet et contribuant au graissage, grâce au film d'huile retenu par les cannelures 86.
Les ondu lations 87, également prévues sur le profil externe statique permettent de fixer la garniture dans son logement en liaison avec le bourrelet 88 prévu sur la paroi cylindrique de celui-ci, tout en laissant sa liberté à la lèvre statique 84.
Le cylindre 1 comporte à chaque extrémité, des tubulures 9 et 91; qui communiquent en permanence avec les conduits 10 et 101 ménagés respectivement sur les fonds 5 et 2, grâce à une rainure circulaire 11 et 111 ménagée sur chacun d'eux au niveau des tubulures et conduits. Ces tubulures 9 et 91 sont des tinées à recevoir une vanne relais permettant de mettre l'une ou l'autre des chambres 12 et 13 sous pression d'air comprimé lorsqu'on actionne la vanne relais correspondante, celle-ci remettant à l'échappe ment la chambre considérée en fin d'action.
Ces vannes relais, non figurées, sortent du cadre de l'invention et peuvent être, par exemple, du type de la vanne relais à trois voies décrite dans le brevet suisse No 348847.
Le corps de cylindre 1 reçoit deux chemises inté rieures 14 et 141, montées en butée contre un épau lement circulaire interne 15. La forme particulière de ces chemises a principalement pour rôle de cons tituer deux cylindres 16 et 17 de diamètre différent, dans lesquels se meuvent respectivement les pistons principaux 18 et 19, et les pistons secondaires 20 et 21.
Les pistons principaux 18 et 19 sont montés par coulissement de leurs manchons 22 et 23, sur l'extré mité amincie de la tige 4, le piston 18 étant en butée contre l'épaulement 24. Ils sont rendus solidaires l'un de l'autre au moyen d'une bague 25, intercalée entre leur manchon, ainsi que par un écrou d'assemblage 26, vissé en bout de la tige 4 et muni d'un frein 27.
Les pistons secondaires 20 et 21 sont respective ment munis de manchons 28 et 29, montés coulis sants sur les manchons 22 et 23 des pistons princi paux 18 et 19, avec lesquels ils sont en contact à leur extrémité dans la position de point mort du vérin représentée à la figure. Les chemises intérieures 14 et 141 présentent chacune un épaulement 30 et 301 délimitant le cylindre central 17 et les cylindres d'ex trémité 16 tout en tenant lieu de butée d'arrêt des pistons principaux et secondaires.
Les pistons principaux 18 et 19 sont munis cha cun d'une garniture élastique 31, représentée à plus grande échelle aux fig. 3 et 4. Cette garniture pré sente deux bourrelets internes, le tore 32 pour sa fixation et son étanchéité sur le piston, le bourrelet 33, servant également à sa fixation et étant prévu débordant pour former amortisseur en fin de course du piston. Le profil externe de ladite garniture com porte une lèvre 34 dirigée vers le côté soumis à l'air comprimé et montée en tension pour l'étanchéité du piston dans son cylindre, des ondulations 35 étant prévues pour améliorer le coulissement de la gar niture.
Les pistons secondaires 20 et 21 comportent éga lement chacun une garniture élastique 36 représentée à plus grande échelle aux fig. 5 et 6. On retrouve un tore interne d'étanchéité 37 coopérant à la fixa tion de la garniture avec le bourrelet amortisseur 38. Le profil externe ondulé 39 est terminé par une lèvre d'étanchéité 40, également montée en tension et diri gée vers le côté soumis à l'air comprimé, comme on le verra ci-après.
L'étanchéité entre les manchons coulissants des pistons secondaires et principaux est assurée au moyen de garnitures élastiques 41. Ce type de gar- niture, représenté à plus grande échelle aux fig. 9 et 10, comporte également du côté soumis à l'air comprimé, deux lèvres 89 et 90. La lèvre statique 89, vulcanisée à un diamètre intérieur, bien inférieur à celui du logement de la garniture sur le piston, s'applique fortement sur celui-ci par sa tension élas tique de montage, et provoque une tension résultante de la garniture qui renvoie la lèvre extérieure cou lissante 90 contre la paroi cylindrique interne du pis ton coulissant.
Ladite lèvre 90 est cependant prévue de diamètre extérieur plus fort que celui du cylindre sur lequel elle s'applique.
On retrouve sur le corps de garniture des ondu lations externes et internes 91 jouant un rôle mul tiple analogue à celui indiqué précédemment pour la garniture 8. Elles coopèrent en particulier avec un bourrelet circulaire de fixation 92, prévu dans le logement de la garniture pour s'engager dans la der nière cannelure du côté opposé aux lèvres d'étan chéité, de façon à laisser à ces dernières toute liberté d'action.
L'épaulement 15 du cylindre 1 comporte une tubulure de raccordement 42, pratiquée pour l'ad mission d'air comprimé dans la capacité centrale 43.
Les chemises intérieures 14 et 141, montées étan ches dans le cylindre 1 au moyen de joints toriques 44 et 441, présentent, en outre, une rainure circulaire externe 45 et 451 et un orifice 46 et 461, destinés à mettre en permanence les chambres 47 et 48 en communication avec l'air libre par les orifices 49 et 491 ménagés sur le corps de cylindre. Le fonc tionnement du vérin est le suivant L'ensemble mobile du vérin étant dans la position de point mort représentée à la fig. 1, si l'on actionne la vanne relais montée sur la tubulure 91, la pression d'air agit sur le piston principal 19 et pousse l'en semble mobile vers la gauche, sa course correspon dant à la distance 50.
Au cours de ce mouvement, le piston secondaire 21 se déplace avec le piston 19, mais le piston secon daire 20 reste en butée sur l'épaulement 30.
Si l'on cesse d'actionner ladite vanne relais, celle- ci remettant la chambre 13 à l'échappement, les pis tons 18 et 19 demeureraient en place sans autre action. Mais l'air comprimé, maintenu en perma nence dans la capacité centrale 43, agit de façon différentielle sur l'un et l'autre groupes de pistons. La pression vers le piston 19 s'applique, en effet, sur la surface annulaire 51, alors que vers le piston 18, la surface d'application n'intéresse que l'an neau 52.
L'ensemble mobile se déplace donc vers la droite jusqu'au moment où le piston principal 18 vient en butée contre le manchon 28 du piston secondaire 20. Au même moment, le piston secondaire 21 vient en butée contre l'épaulement 301, et l'ensemble mobile se trouve très exactement arrêté au point mort. Il se trouve même en quelque sorte verrouillé dans cette position, par la pression d'air comprimé régnant dans la capacité centrale 43. Un vérin avec tige de manoeuvre sortant au mi lieu de la longueur de l'appareil a été représenté à la fig. 2 en position de point mort.
On voit que le vérin comporte un cylindre 53, dans la partie centrale duquel sont montés deux pis tons 54 et 55 formant une seule pièce qui constitue l'ensemble mobile 56 et porte une tige transversale 57 du vérin. Le déplacement de celle-ci est permis grâce à une ouverture 58 pratiquée dans le corps du cylindre 53. Celui-ci reçoit à ses deux extrémités, des fonds 59 et 60 assemblés par vissage. Ces fonds bloquent contre les épaulements 61 du corps de cy lindre, deux chemises 62 et 63 qui déterminent cha cune un cylindre pour les pistons secondaires 64 et 65. L'ensemble mobile 56 comporte un conduit axial présentant un épaulement annulaire 66, contre lequel des tiges creuses et coulissantes 67 et 68 de chacun des pistons secondaires, également creux, viennent normalement en butée.
Les chambres 69 et 70, mises ainsi en communi cation par un conduit 71, sont maintenues en per manence sous pression par une tubulure 72 d'admis sion d'air comprimé.
Les tubulures 73 et 74 permettent, après raccor dement d'une vanne relais du type précédemment cité, de mettre en pression l'une ou l'autre des deux chambres 75 et 76, situées de part et d'autre des pistons principaux 54 et 55, ces chambres étant nor malement à l'échappement.
On retrouve des-joints élastiques toriques 77, 78 et 79, qui assurent dans le cylindre l'étanchéité avec les fonds et les chemises aux endroits convenables. Les pistons principaux sont pourvus de garnitures 31, identiques à celles décrites précédemment (fig. 3 et 4) ainsi que les pistons secondaires, munis de gar nitures 36 selon les fig. 5 et 6. Les tiges coulissantes 67 et 68 portent également des garnitures 41, du type précédemment cité.
Le principe de fonctionnement de ce vérin est identique à celui du précédent.
L'ensemble mobile étant au point mort, si l'on actionne, par exemple, la vanne relais montée sur la tubulure 74, la pression d'air agit sur le piston 55 et pousse l'ensemble mobile vers la gauche, sa course correspondant à la distance 80.
Au cours de ce mouvement, le piston secondaire 64 est entraîné, mais le piston secondaire 65 demeure en butée contre l'épaulement 81 de sa chemise 63.
Si l'on cesse d'actionner ladite vanne relais, qui remet alors la chambre 76 à l'échappement, l'ensem ble 56 demeurerait en place sans autre action. Or, l'air sous pression dans les chambres 69, 70 et dans le conduit central 71 agit sur les pistons secondaires. Du côté du piston 65, son action reste sans effet, celui-ci étant en butée. Au contraire, du côté du piston 64, il se crée une force différentielle fonction de la pression appliquée sur la surface annulaire 82.
Il en résulte un déplacement immédiat de l'en semble mobile, poussé par le piston 64 vers la droite, jusqu'au moment où l'épaulement 66 vient au contact de la tige 68 de l'autre piston secondaire.
Ce point d'arrêt est très exactement le point mort du vérin, cette position étant très stable par suite du verrouillage exercé en quelque sorte par la pression d'air égale qui règne dans les chambres 69 et 70.
Pneumatic cylinder The object of the invention is a double-acting pneumatic cylinder with automatic return to neutral.
This jack is characterized in that it consists of a cylindrical body provided with a double piston integral with the rod of the jack, this double piston receiving the rods of two secondary pistons independent of each other, mounted sliding and unilaterally integral with the movement of the main double piston with which each one cooperates, said secondary pistons moving in a cylinder made of a diameter smaller than that of the main cylinder by che misage.
One or the other of the two chambers delimited in the main cylinder at the end of the double piston, and normally placed at the exhaust, can be pressurized to actuate the whole of the cylinder, the secondary pistons being placed under pressure. permanent pressure in their own cylinder and causing, by the play of differential forces, the return of the moving assembly to neutral as soon as said chamber is returned to the exhaust.
Different embodiments of the object of the invention are described below, by way of example. Fig. 1 is an elevational view, with half vertical section through the axis, of a first embodiment with end rod; fig. 2 is an axial vertical section of a second embodiment, with the transverse rod protruding in the middle of the length of the jack; figs. 3 and 4 are axial vertical cross sections of an elastic seal fitted to the double piston; figs. 5 and 6 are similar views of another type of elastic seal fitted to the secondary pistons;
figs. 7 and 8 are similar views of an elastic packing gland packing; figs. 9 and 10 are similar views of an elastic seal mounted between the sliding rods of the pistons: The cylinder with rod at the end shown in FIG. 1 comprises a cylinder 1, provided at one end with a bottom 2, screwed tight by means of an O-ring 3.
At the end, on the output side of the rod 4 of the jack, the cylinder receives a bottom 5, in the form of a ring, also tightly screwed onto the cylinder by means of an O-ring 6. The bottom 5 itself receives, by screw wise, a gland nut 7 which maintains in the bottom of its housing an elastic gasket 8, tinée to ensure the seal between the bottom of the cylinder and the sliding rod 4 of the cylinder.
This stuffing-box packing, shown on a larger scale in FIGS. 7 and 8, comprises, on the side subjected to the compressed air, two lips 83 and 84. The sliding inner lip 83 is vulcanized to a diameter smaller than that of the sliding shaft 4, on which it is mounted in tension. The static outer lip 84 is vulcanized, for the same purpose, to an outer diameter slightly greater than that of the liner housing. The internal profile of the seal body has corrugations 85, vulcanized to the dimension of the shaft, the seal thus forming a bearing and contributing to lubrication, thanks to the film of oil retained by the grooves 86.
The corrugations 87, also provided on the static external profile, make it possible to fix the gasket in its housing in connection with the bead 88 provided on the cylindrical wall thereof, while leaving its freedom to the static lip 84.
The cylinder 1 has at each end, pipes 9 and 91; which communicate permanently with the conduits 10 and 101 formed respectively on the bases 5 and 2, by virtue of a circular groove 11 and 111 provided on each of them at the level of the tubes and conduits. These pipes 9 and 91 are tines to receive a relay valve making it possible to put one or the other of the chambers 12 and 13 under compressed air pressure when the corresponding relay valve is actuated, the latter returning to the the chamber considered at the end of the action escapes.
These relay valves, not shown, are outside the scope of the invention and may be, for example, of the type of the three-way relay valve described in Swiss patent No. 348847.
The cylinder body 1 receives two inner liners 14 and 141, mounted in abutment against an inner circular shoulder 15. The particular shape of these liners has the main role of constituting two cylinders 16 and 17 of different diameter, in which are respectively move the main pistons 18 and 19, and the secondary pistons 20 and 21.
The main pistons 18 and 19 are mounted by sliding their sleeves 22 and 23, on the thinned end of the rod 4, the piston 18 being in abutment against the shoulder 24. They are made integral with one of the another by means of a ring 25, interposed between their sleeve, as well as by an assembly nut 26, screwed at the end of the rod 4 and provided with a brake 27.
The secondary pistons 20 and 21 are respectively provided with sleeves 28 and 29, slidably mounted on the sleeves 22 and 23 of the main pistons 18 and 19, with which they are in contact at their end in the neutral position of the jack. shown in figure. The inner liners 14 and 141 each have a shoulder 30 and 301 delimiting the central cylinder 17 and the end cylinders 16 while serving as a stopper for the main and secondary pistons.
The main pistons 18 and 19 are each provided with an elastic seal 31, shown on a larger scale in FIGS. 3 and 4. This packing has two internal beads, the torus 32 for its fixing and its sealing on the piston, the bead 33, also serving for its fixing and being provided protruding to form a damper at the end of the piston stroke. The outer profile of said seal com carries a lip 34 directed towards the side subjected to the compressed air and tensioned to seal the piston in its cylinder, corrugations 35 being provided to improve the sliding of the seal.
The secondary pistons 20 and 21 also each include an elastic gasket 36 shown on a larger scale in FIGS. 5 and 6. There is an internal sealing torus 37 cooperating in the fixing of the lining with the damping bead 38. The corrugated external profile 39 is terminated by a sealing lip 40, also tensioned and directed towards the side subjected to compressed air, as will be seen below.
The sealing between the sliding sleeves of the secondary and main pistons is ensured by means of elastic seals 41. This type of seal, shown on a larger scale in FIGS. 9 and 10, also comprises on the side subjected to the compressed air, two lips 89 and 90. The static lip 89, vulcanized to an internal diameter, much smaller than that of the housing of the seal on the piston, is strongly applied on the latter by its elastic mounting tension, and causes a resulting tension of the lining which returns the smoothing neck outer lip 90 against the inner cylindrical wall of the sliding udder.
Said lip 90 is however provided with a larger outer diameter than that of the cylinder to which it is applied.
External and internal corrugations 91 are found on the packing body 91 playing a multiple role similar to that indicated above for the packing 8. They cooperate in particular with a circular fixing bead 92, provided in the housing of the packing for s 'engage in the last groove on the side opposite the sealing lips, so as to leave the latter free to act.
The shoulder 15 of the cylinder 1 comprises a connection pipe 42, formed for the admission of compressed air into the central capacity 43.
The inner liners 14 and 141, tightly mounted in the cylinder 1 by means of O-rings 44 and 441, also have an external circular groove 45 and 451 and an orifice 46 and 461, intended to permanently place the chambers 47 and 48 in communication with the free air through the orifices 49 and 491 formed on the cylinder body. The operation of the jack is as follows The movable assembly of the jack being in the neutral position shown in FIG. 1, if the relay valve mounted on the pipe 91 is actuated, the air pressure acts on the main piston 19 and pushes the mobile unit to the left, its stroke corresponding to the distance 50.
During this movement, the secondary piston 21 moves with the piston 19, but the secondary piston 20 remains in abutment on the shoulder 30.
If one ceases to actuate said relay valve, the latter returning the chamber 13 to the exhaust, the pins 18 and 19 would remain in place without further action. But the compressed air, kept permanently in the central capacity 43, acts in a different way on one and the other groups of pistons. The pressure towards the piston 19 is in fact applied to the annular surface 51, while towards the piston 18, the application surface only concerns the ring 52.
The movable assembly therefore moves to the right until the moment when the main piston 18 abuts against the sleeve 28 of the secondary piston 20. At the same time, the secondary piston 21 abuts against the shoulder 301, and the The mobile assembly is very precisely stopped in neutral. It is even in some way locked in this position, by the compressed air pressure prevailing in the central capacity 43. A jack with an operating rod protruding at midpoint instead of the length of the apparatus has been shown in FIG. 2 in neutral position.
It can be seen that the jack comprises a cylinder 53, in the central part of which are mounted two pis tons 54 and 55 forming a single part which constitutes the movable assembly 56 and carries a transverse rod 57 of the jack. The movement of the latter is permitted thanks to an opening 58 made in the body of the cylinder 53. The latter receives at its two ends, bottoms 59 and 60 assembled by screwing. These funds block against the shoulders 61 of the cylinder body, two liners 62 and 63 which each determine a cylinder for the secondary pistons 64 and 65. The mobile assembly 56 comprises an axial duct having an annular shoulder 66, against which hollow and sliding rods 67 and 68 of each of the secondary pistons, also hollow, normally come into abutment.
The chambers 69 and 70, thus connected by a duct 71, are kept permanently under pressure by a compressed air inlet pipe 72.
The pipes 73 and 74 allow, after connection of a relay valve of the type mentioned above, to pressurize one or the other of the two chambers 75 and 76, located on either side of the main pistons 54 and 55, these chambers being normally at the exhaust.
There are resilient O-rings 77, 78 and 79, which provide sealing in the cylinder with the bottoms and liners at the appropriate locations. The main pistons are provided with linings 31, identical to those described above (fig. 3 and 4) as well as the secondary pistons, provided with linings 36 according to fig. 5 and 6. The sliding rods 67 and 68 also carry linings 41, of the type mentioned above.
The principle of operation of this cylinder is identical to that of the previous one.
The movable assembly being in neutral, if the relay valve mounted on the pipe 74 is actuated, for example, the air pressure acts on the piston 55 and pushes the movable assembly to the left, its corresponding stroke at distance 80.
During this movement, the secondary piston 64 is driven, but the secondary piston 65 remains in abutment against the shoulder 81 of its sleeve 63.
If one ceases to actuate said relay valve, which then returns the chamber 76 to the exhaust, the assembly 56 would remain in place without further action. However, the pressurized air in the chambers 69, 70 and in the central duct 71 acts on the secondary pistons. On the side of the piston 65, its action remains ineffective, the latter being in abutment. On the contrary, on the side of the piston 64, a differential force is created which is a function of the pressure applied to the annular surface 82.
This results in an immediate displacement of the mobile unit, pushed by the piston 64 to the right, until the shoulder 66 comes into contact with the rod 68 of the other secondary piston.
This stopping point is very exactly the dead point of the jack, this position being very stable as a result of the locking exerted in a way by the equal air pressure which prevails in the chambers 69 and 70.