Vérin hydraulique Cette invention est relative à un vérin hydraulique. Le vérin pourrait être agencé, par exemple, pour être utilisé pour précontraindre des éléments d'armature semblables à des tiges, utilisés dans des éléments de béton armé, avant de couler le béton dans des moules autour des éléments, ainsi qu'à d'autres usages.
Le vérin hydraulique selon la présente invention comprend un cylindre annulaire présentant une cham bre à fluide sous pression dans la partie d'extrémité de tête de celui-ci avec une admission de fluide sous pression à celle-ci, un piston annulaire coulissant dans le cylindre, des anneaux d'étanchéité creux intérieur et extérieur entourant les faces circulaires intérieure et extérieure du piston respectivement en engagement cou lissant avec les parois circulaires intérieure et extérieure du cylindre, et des passages dans la tête du piston éta blissant une communication entre la chambre à fluide sous pression et les intérieurs creux des anneaux d'étan chéité afin de permettre au fluide sous pression de rem plir l'intérieur des anneaux et assurer un joint étanche au fluide entre les anneaux et les parois du piston et du cylindre.
Des formes d'exécution de l'objet de l'invention vont être décrites, à titre d'exemple, en référence au dessin ci-joint, dans lequel La fig. 1 est une coupe longitudinale schématique montrant l'utilisation du vérin pour précontraindre l'élé ment de construction en béton.
La fig. 2 est une coupe à plus grande échelle du vérin. La fig. 3 est une vue en plan du piston suivant la ligne III-III de la fig. 1, et la fi-. 4 est une vue en perspective du bossage dans le cylindre.
La fig. 4a est une coupe verticale d'une autre forme d'exécution.
La fig. 5 est une coupe transversale suivant la ligne V-V de la fig. 4a. La fig. 6 est une coupe verticale d'une autre forme d'exécution.
La fig. 7 est une coupe transversale suivant la ligne VII-VII de la fig. 6.
La fig. 8 est une coupe d'une autre forme d'exécu tion encore.
La fig. 9 est une coupe transversale suivant la ligne IX-IX de la fig. 8, et la fig. 10 est une coupe verticale d'une autre forme d'exécution.
Se référant à la fig. 1, celle-ci montre un moule 1 dans lequel se construit un élément de béton précon traint, le moule présentant des parois d'extrémité 2, 3. Un élément d'armature ayant la forme d'une tige d'acier 4 est fixé dans le moule par une ancre 5. L'ancre 5 est représentée comme étant un renflement sur la, tige, mais celle-ci peut être ancrée à l'intérieur du moule vers la paroi d'extrémité 2, ou de toute autre manière convena ble. L'extrémité libre 8 de la tige est filetée pour recevoir un écrou d'ancrage 9 d'une manière qui sera décrite plus loin ici.
Le vérin 10 est monté sur l'extrémité 8 de la tige 4 et est espacé du moule 1 par des organes 11, qui peuvent former une cage, de façon que l'ancre finale 12 sur la tige puisse être engagée contre la paroi 3 du moule après que la tige a été précontrainte par le vérin dont le piston 13 se déplace axialement par rapport au cylindre 14 pour forcer l'écrou 9 monté sur la tige vers la gauche à la fig. 1.
Se référant à la fig. 2, celle-ci montre le cylindre 14 du vérin dans lequel coulisse le piston 13. Le cylindre présente une tête 15 avec une paroi extérieure 16 et un bossage central 17 qui délimitent une chambre de travail annulaire 18, avec un passage d'admission de fluide hydraulique 19 dans la partie d'extrémité de tête de celle-ci. L'extrémité extérieure 20 du piston est con formée avec une face plate pour appuyer sur une partie devant être chargée ou soulevée, soit la tige 4 de la fig. 1.
Le piston 13 présente une partie 21 en .engagement _ _ avec la face intérieure de la paroi extérieure du cylindre, et, de la partie 21, s'étend axialement une bride annu-, laire 22, autour de laquelle sont montés des anneaux d'étanchéité intérieur et extérieur 23, 24 avec leurs bords ouverts 25 faisant face vers la tête du cylindre.
Les anneaux sont fixés au piston par une plaque de recou vrement 26 formant partie du piston et fixée en place par des vis 27 à la. bride 22 et pourvue de conduits ou trous 28 à travers lesquels le fluide sous pression se trou vant dans la chambre 18 s'écoule dans les creux des anneaux 23, 24 et force leurs ailes à s'écarter pour for mer des joints étanches au fluide avec les surfaces con tiguës de la bride 22 et la face intérieure de la paroi exté rieure du cylindre. Les bords extérieur et intérieur de la plaque 26 sont chanfreinés pour former un siège solide aux bords des anneaux 23, 24.
Ainsi, la pression du fluide de travail qui peut être. par exemple, de 600 à 640 kg/cm'z est appliquée aux anneaux 23, 24 qui forment un joint hautement satisfai sant permettant l'utilisation des hautes pressions em ployées avec un petit rapport aire de piston/poussée et, par conséquent, un petit rapport poids/poussée.
Il est fréquemment désirable d'utiliser un dispositif de sûreté afin d'empêcher une surcharge du piston à l'extrémité extérieure de sa course, et, à cet effet, un conduit 280 est ménagé dans la paroi du bossage 17 avec son admission 29 dans la chambre 18 disposée de façon qu'elle soit découverte par le piston à l'extrémité extérieure de sa course, le conduit menant en 29 à l'in térieur creux du bossage, de sorte qu'il se produise un relâchement de la pression empêchant tout allongement de la course du piston. Plusieurs tels conduits de sec tion transversale variable peuvent être prévus, de manière à permettre un relâchement progressif de la pression régnant dans la chambre 18.
Pour la fonction de soulèvement ordinaire, le vérin peut être disposé avec sa tête reposant sur le sol et la charge devant être soulevée placée sur la face extérieure du piston, mais pour son utilisation pour la précontrainte d'éléments d'armature d'éléments de construction en béton, comme à la fig. 1, le vérin est construit avec le bossage 17 conformé comme on va le décrire main tenant.
Le bossage 17 est creux et il se trouve une ouverture centrale 30 dans la tête du cylindre ainsi qu'un alésage 31 dans le piston. Le bossage creux présente une face intérieure conique 32, et quatre segments coniques 33 sont librement logés à l'intérieur du bossage pour s'en gager autour de la tige 4 que l'on fait passer à travers le centre du vérin. Les segments présentent des faces intérieures filetées 34, comme représenté, pour engager le filet sur la tige 4. Ainsi, lorsque le vérin est chargé avec du fluide sous pression élevée, ce qui provoque un mouvement relatif entre le cylindre et la tige, les seg ments qui serrent déjà la tige sont appliqués encore plus fort sur la tige par l'effet de came de la face conique.
Cette action de serrage sur la tige peut encore être augmentée par l'écoulement de fluide à travers le con duit 28 ménagé dans le bossage. A cet effet, une plaque de recouvrement 35 est vissée dans le bossage 17, cette plaque 35 ayant un certain nombre de chambres ou cylindres de vérin supplémentaires 36 disposés autour d'elle, dont au moins un pour chaque segment 33, hors desquels de petits pistons 37 pourvus d'une saillie glis sant de la plaque 35 vers les segments.
Lorsque l'admis sion 29 au conduit 280 est découverte par le piston du fluide s'écoule .à travers le conduit 280 dans la rainure 38 s'étendant autour de la plaque de recouvrement 35 et de là dans les cylindres 36 et forcent les pistons 37 rapidement en engagement avec les segments 33 en repoussant ceux-ci axialement dans le bossage, de sorte que, par l'effet de la face conique du bossage, leur ser rage sur la tige 4 est augmenté.
La tige 4 est ainsi allongée en faisant augmenter la pression dans la chambre de travail du vérin. A la limite extérieure de la course de travail du piston, l'ouverture 29 est découverte et les saillies des pistons 37 sont pous sées contre les segments 33 qui sont forcés vers l'intérieur pour saisir solidement la tige 4 et l'empêcher de glisser à travers le vérin.
Lorsque la pression dans le vérin est relâchée et que l'écrou est serré contre le piston 13, le vérin peut de nouveau être mis sous pression pour forcer le piston 13 jusqu'à l'extrémité extérieure de sa course, et ce cycle peut être renouvelé jusqu'à ce que la charge requise ait été appliquée à la tige 4, et à ce moment l'an cre 12, par exemple un écrou vissé sur la tige, est serrée contre la paroi du moule pour la maintenir sous tension pendant que l'on coule le béton dans le moule. Alterna tivement, l'ancre 12 peut être fixée après chaque exten sion du vérin lorsque la pression dans le vérin est relâ chée et l'opération répétée avec les segments ramenés en position sur la tige 4.
Se référant aux fig. 4a et 5, celles-ci représentent une autre forme d'exécution dans laquelle on peut voir le cylindre 14, le piston 13, les anneaux de piston 23, 24, le bossage 17 du cylindre, la plaque à ouvertures 26, l'admission de fluide 19 et d'autres parties telles qu'elles ont été décrites en référence aux fig. 1 à 4.
La tête 15 du cylindre est plate et peut reposer sur un support solide 39 tandis que la charge sur laquelle une poussée doit être exercée est supportée par la tête 20 du piston, ou bien le vérin peut être retourné de manière que la tête du piston repose sur le support solide 39 et que la charge soit supportée par la tête 15 du cylindre, en quel cas le cylindre se déplacera axialement par rapport au piston pendant le fonctionnement du vérin.
Se référant aux fig. 6 et 7, les chiffres de référence correspondant aux parties numérotées de la même manière des fig. 1 à 3 peuvent être reconnus. Toutefois, le cylindre 14 a son extrémité inférieure en forme de gradin 40 et s'ajuste dans une tête en forme correspon dante 41 d'un organe d'appui 42 représenté reposant sur une plaque d'extrémité 43 noyée dans l'extrémité d'un élément de construction en béton 1. L'organe d'ap pui est représenté comme étant annulaire et le piston 13, le bossage 17 du cylindre et la tête 41 de l'organe d'appui sont pourvus de passages axiaux en alignement à travers lesquels passe la tige d'armature 4.
L'écrou 9 sur l'extrémité filetée de la tige 4 est vissée contre sa rondelle 44 qui engage la tête 20 du piston et l'écrou supplémentaire 12, également vissé sur la tige 4, est serré sur la rondelle 46 qui engage la plaque d'extrémité 43. Lorsqu'on fait fonctionner le vérin avec une pres sion de fluide d'environ 570 à 640 kg/cm2, le piston coulisse vers le haut dans le cylindre 14 et allonge la tige 4, l'écrou 12 étant alors vissé le long de la tige 4 jusqu'à ce que la rondelle 46 soit de nouveau forcée contre la plaque d'extrémité 43.
Le vérin peut alors être ramené à la pression zéro de manière que le piston 13 rentre complètement dans le cylindre 14 et l'opéra tion d'actionnement du vérin peut alors être répétée jusqu'à ce que le degré de tension désiré de la tige 4 soit atteint. La paroi annulaire 11 de la plaque d'appui est pourvue d'ouvertures 47 pour permettre l'accès facile d'une clé à écrou 12. Avec cette construction, le vérin peut être enlevé après l'opération de --mise sous tension et l'organe d'appui 42 peut être enlevé et réemployé à un autre endroit, seule la plaque restant en permanence sur le pilotis.
Se référant aux fig. 8 et 9, celles-ci montrent de nou veau des parties comparables aux parties numérotées de manière semblable aux fig. 2 et 3. La tête de cylindre 15 est engagée sur une plaque d'extrémité 43 montée sur l'extrémité d'élément 1. Des segments coniques 33 sont logés dans un alésage conique 48 ménagé dans la plaque d'extrémité 43, de manière que la tension dans la tige 4 force les segments vers l'intérieur de l'alésage 48 en saisissant ainsi solidement la tige 4 comme décrit en référence à la fig. 1.
La tête de cylindre 15 est pourvue de plusieurs (comme à la fig. 8) alésages cylindriques 49 dans chacun desquels coulisse un piston secondaire 50 solidaire du pis ton 13, les pistons présentant des extrémités filetées 51 utilisées à la place des vis 27 des fig. 1 à 7 pour mainte nir la plaque 26 en place sur la bride 22 du piston. Un chemin d'écoulement de fluide mène du cylindre 14, à travers un conduit 52, dans un alésage 49, et, de là, par un conduit 53, dans des cylindres de vérin supplémen taires 54 ménagés dans un anneau 55 vissé dans un en foncement de la tête de piston 15.
Dans chaque cylin dre 54 coulisse un piston 56 portant une saillie 57 s'éten dant à travers une ouverture 58 de l'anneau 55.
En fonctionnement, lorsque le vérin n'est pas sous pression, la bride de piston 21 se trouve entièrement à l'intérieur du cylindre 13 et les pistons 50 se trouvent dans les alésages 49 de sorte que le chemin d'écoulement de fluide par les alésages 49 est interrompu et les pistons 56 sont retirés dans leurs cylindres.
A mesure que le fluide sous pression pénètre dans le cylindre 14, le piston 13 se soulève en repoussant la charge (c'est-à-dire en soumettant la tige 4 à la tension) et il arrive un moment où les pistons 50 découvrent les conduits 52, 53 et du fluide s'écoule alors vers les cylindres 54 pour repousser les pistons 56 axialement de sorte que les saillies 57 sont forcées à travers les ouvertures 58 en engagement avec les segments 33 en serrant les segments plus fortement en engagement avec la tige 4.
Le vérin peut être utilisé pour mettre sous tension une tige 4 que l'on a fait passer à travers un canal formé dans l'élément en béton déjà coulé, et dans ce cas, la tige est ancrée à une ancre dans l'élément ou à son extré mité extérieure et le vérin ou les organes 11 appuient contre l'extrémité de l'élément en béton lui-même.
Quoique les anneaux 23, 24 forment un joint étanche au fluide avec les cylindres, le bossage et le piston, leur élasticité peut permettre un basculement ou mise de tra vers du piston dans le cylindre et les anneaux maintien dront encore le joint étanche au fluide, ce qui est utile là où la charge n'est pas distribuée uniformément autour de l'axe longitudinal du vérin. L'ancre 12 peut être de toute construction désirée.
En outre, des segments de différentes dimensions peuvent être utilisés de manière qu'en choisissant un jeu d'une dimension particulière, le vérin peut être rapide ment adapté pour engager des tiges 4 de différents diamètres.
Se référant à la fig. 10, le vérin est de construction semblable à celle des vérins décrits en référence aux fig. 1 à 9, et comprend un cylindre annulaire 14 dans lequel est monté à coulissement un piston annulaire 13, le cylindre étant pourvu d'une admission de fluide hydraulique 19 dans sa partie d'extrémité de tête.
Le pis ton 14 présente à son extrémité extérieure accessible de l'extérieur du cylindre, une partie 20 par laquelle l'action de poussée du vérin est effectuée. Des anneaux d'étan chéité creux intérieur et extérieur 25 et 26 entourant respectivement une bride annulaire du piston sont en engagement coulissant avec les parois intérieure et exté rieure de l'intérieur du cylindre et des passages 28 sont aménagés dans la tête du piston et mènent de la chambre à fluide sous pression 18 du cylindre aux intérieurs creux des anneaux 25 et 26, en permettant ainsi au fluide sous pression de remplir lés anneaux creux et d'assurer un joint étanche au fluide entre les anneaux et les parois du piston et du cylindre.
L'unité de béton précontraint 1, par exemple, est pourvue d'un élément .d'armature devant être précon traint par le vérin qui est montré sous la forme d'une tige d'acier 4 fixée dans l'élément par une ancre 5 à tra vers laquelle elle passe, mais qui peut "être tout autre moyen d'ancrage convenable. L'extrémité libre 8 de la tige est filetée pour recevoir un écrou d'ancrage 9 et le vérin est monté sur l'extrémité 8 de la tige 4, en étant espacé de la tige et de l'élément par l'organe 1.
La tige est précontrainte par le fait que le piston 13 se déplace axialement par rapport au cylindre 14 pour forcer l'écrou dans une direction l'écartant de l'ancre 5 après quoi un écrou d'ancrage supplémentaire 12 est vissé le long de la tige 4 vers l'ancre jusqu'à ce qu'il s'engage contre celle-ci. La partie extérieure 20 du piston est conformée, dans la forme d'exécution représentée, avec une face plate par laquelle l'écrou 9 transmet l'effort exercé par le vérin à la partie devant être mise sous tension ou sou levée, c'est-à-dire la tige 4, par l'écrou d'ancrage 12.
Chacun des anneaux 25 et 26 est fixé au piston par une plaque de recouvrement 32 fixée par des vis 27 à la bride 22 et les trous 28 sont formés dans la plaque da recouvrement. Du fluide sous pression provenant de la chambre 18 s'écoule à travers les trous 28 dans les creux des anneaux 25 et 26 et force leurs ailes 41 en engage ment étanche au fluide avec la bride 22 et la face inté rieure de la paroi extérieure du cylindre.
Un conduit 64 est ménagé dans la bride 22 entre la chambre 18 et une cavité 62 s'ouvrant dans la paroi du cylindre et dans laquelle est logé un corps de soupape 63 présentant un alésage 66 normalement fermé par une bille 67 reposant sur un siège 68 contre lequel elle est appuyée par un ressort 69. Une tige ou queue 70 dispo sée à coulissement dans l'alésage 66 est repoussée par le ressort pour s'étendre hors de l'alésage et engager la paroi du cylindre.
La paroi du cylindre présente un enfoncement 71 dont le fond se raccorde aux bords à la paroi cylindrique du cylindre de manière graduelle, et l'enfoncement est disposé de manière que pour la position intérieure du piston la tige 70 pénètre dans et engage le fond de la partie la plus profonde de l'enfoncement.
Du fluide pénétrant dans la chambre 18 passe par le conduit 64 dans la cavité 62 et augmente la force du ressort pour forcer la bille 67 sur le siège et forcer la tige 70 vers l'extérieur hors du piston 13. Lorsque celui- ci se déplace hors du cylindre, l'extrémité extérieure de la tige 70 glisse hors de l'enfoncement 71 et force la bille à s'écarter du siège 28 de sorte que du fluide sous pres sion s'échappera par le conduit 64 dans la zone de basse pression formée par l'enfoncement en communication avec l'atmosphère en empêchant ainsi la pression -régnant dans le cylindre annulaire de continuer à augmenter et en maintenant par là le piston annulaire dans une posi tion active donnée.
L'ensemble peut être construit pour permettre au piston annulaire de parvenir à toute position déterminée en disposant correctement l'enfoncement 71 qui peut s'étendre autour de la paroi du cylindre ou sur une par tie de cette paroi, des moyens étant prévus pour empê cher un mouvement de rotation du piston dans le cylindre.
Le conduit 64 et la cavité 62 avec la soupape sont montrés logés dans le piston, mais il est clair qu'ils peu vent être disposés dans la paroi extérieure du cylindre, l'enfoncement étant alors ménagé dans la paroi du piston.
On voit qu'à la fig. 10 la pression sous le piston 22 du vérin est relâchée, en empêchant la continuation du mouvement vers l'extérieur du piston dans le cylindre du vérin avant que le piston du vérin puisse sortir du cylindre du vérin ou s'approcher de l'extrémité exté rieure du cylindre du vérin, ce qui évite les dommages au vérin chargé ou à l'organe soumis à une charge par le vérin. Ce dispositif de sûreté de la fig. 10 peut être utilisé dans tous les vérins représentés aux fig. 1 à 9.