EP0182927A1 - Cric hydraulique à limiteur de course perfectionné - Google Patents

Cric hydraulique à limiteur de course perfectionné Download PDF

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EP0182927A1
EP0182927A1 EP84114236A EP84114236A EP0182927A1 EP 0182927 A1 EP0182927 A1 EP 0182927A1 EP 84114236 A EP84114236 A EP 84114236A EP 84114236 A EP84114236 A EP 84114236A EP 0182927 A1 EP0182927 A1 EP 0182927A1
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Claude Pestourie
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F Rassant Sa Ets
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F Rassant Sa Ets
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F3/00—Devices, e.g. jacks, adapted for uninterrupted lifting of loads
    • B66F3/24—Devices, e.g. jacks, adapted for uninterrupted lifting of loads fluid-pressure operated
    • B66F3/25—Constructional features
    • B66F3/32—Constructional features with means for avoiding excessive shocks on completion of movements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/24—Other details, e.g. assembly with regulating devices for restricting the stroke

Definitions

  • the invention relates to hydraulic jacks, constituted by a vertical hydraulic cylinder surrounded by a reserve of coaxial oil and provided with a hand pump, sucking in the reserve and discharging into the base of the jack to ensure the rise, with in in addition to a tap or relief valve allowing the descent.
  • the piston of the jack is provided with a lip seal of a shape derived from the classic pump leather, and the hydraulic stroke limiting device is constituted simply by a hole drilled in the wall of the cylinder of the jack, in the vicinity of the high point of its travel, to make the interior of the cylinder communicate with the reserve when this hole is exposed by the lip of the piston seal.
  • Such a device is relatively effective but has the drawback that the seal lip is caught up in the pressure difference towards the inside of the hole, at the same time as its up and down movement occurs, so that the seal quickly deteriorates, especially if the seal is rubber.
  • a leather seal is more often used which is more expensive, less waterproof, and which is nevertheless caught in the hole; this results in the tearing of particles of leather which are then suspended in the oil, which alters the functioning of the whole jack, in particular at the level of the valves of the pump.
  • Another minor drawback of the device with a lateral hole is that an additional stroke must be provided at the end of the stroke which is substantially equal to the diameter of the hole in order to be sure of discharging.
  • the object of the invention is to eliminate the above drawbacks by providing a stroke limiting device in which the cylinder has no lateral hole intercepted by the lip of the piston seal in its stroke, in order to ensure a long service life. gasket, even made of rubber in a more usual way, and which furthermore requires no additional stroke for the piston.
  • the invention essentially consists in mounting the piston on its rod in a movable manner with a determined axial clearance, and in interposing between a flat shoulder of the rod and the top of the piston a flat seal which ensures sealing in normal operation , by providing a shoulder on the upper bearing of the jack to stop the piston and not the rod at the end of the stroke, in such a way that said seal is eliminated, the pressure being thus released by the upper end of the cylinder, not reached by the main joint, thanks to appropriate grooves and holes.
  • the jack 1 usually comprises a cylinder 2, closed at its lower end by the base 3 of the device and open at its upper end.
  • a piston 4 provided with a lip seal 5 and extended at its upper part by a rod 6 which passes through the seal in a sealed manner, using a seal 7 upper 8 of the jack screwed onto the upper end of the cylinder 2.
  • the upper end of the rod 6 of the jack may further end in the usual manner by a support piece 9 comprising a threaded lower rod 10 which is screwed freely in the rod 6 in order to allow manual adjustment of the initial height of the jack.
  • the pressureless oil reserve is located at 13 between the cylinder 2 and the casing 11.
  • a hand pump actuated by a lever not shown and constituted by a plunger 14 sliding in a bore 15 of the base, with in addition communication channels and suction and discharge valves, shown in fig. 1 and not referenced, to allow the pump to draw the oil from the reserve 13 and to discharge it inside the cylinder 2 through the base thereof.
  • a tap or relief valve 16 controlled by hand to allow, with an adjustable pressure drop, the communication between the interior of the cylinder 2 and the reserve 13 in order to ensure the descent control at the desired speed, after the hand pump 14 has produced the rise of the rod 6.
  • the piston 4 instead of the lateral discharge hole usually provided in the wall 2, provision is made to mount the piston 4 on the rod 6 in a movable manner with a determined axial play.
  • the rod 6 can be extended by a reduced portion 17 on which the piston 4 threads, provided for this purpose with a central bore 18 with a diameter slightly larger than the outside diameter of 17 so to allow both a play and a passage of oil.
  • a summary stop constituted for example by a simple circlip 19 placed in a groove 20 near the end of the reduced part 17, makes it possible to prevent the piston 4 from completely detaching from its rod 6.
  • a flat seal 21 coming to bear directly on the flat shoulder 22 of the rod 6 around its reduced part 17.
  • a vulcanized fiber joint of sufficient hardness preferably 40 to 100 Rockwells, is used to maintain an operating pressure of 1800 to 2500 bars.
  • this seal 21 is preferably placed in a groove made in the piston 4 or in the shoulder 22, this groove naturally being of a depth less than the thickness of the uncompressed seal.
  • the device is arranged so that the screw connection between the upper bearing 8 and the upper end of the cylinder 2 is not sealed, for example by not screwing it to the end, as shown in FIG. 2, so as to provide an annular space 23, and further providing one or more orifices 24 for communication between this space 23 and the reserve 13.
  • the outside diameter of the rod 6, that is to say therefore the inside diameter of the bore 25 of the upper bearing 8, is slightly less than the outside diameter of the piston 4 and the bore inside 26 of cylinder 2, so that the piston 4 does not run the risk of passing through the bore 25.
  • the piston 4 reaches the top of its travel, as shown in FIG. 3, it abuts on the shoulder 27 of the upper bearing 8 surrounding the bore 25, which produces a slight increase in the pressure in the cylinder 2 in a ratio which is the square of the ratio of the diameters of the bore 26 and of the seal 21, whereby the rod 6 continues to rise with an extremely short stroke, just sufficient to allow the decompression of the seal 21 and the escape of the oil through the interval 28, greatly exaggerated in FIG.
  • the realization of which is just as economical as the usual realization, and even more, if one takes into account the possibility of using a rubber seal 5 of the usual type, one has the advantage of a very long life by absence of deterioration of the seals, and at the same time a great safety while using the entire stroke.

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Abstract

Cric hydraulique dont le limiteur de course est réalisé en dimensionnant le piston (4) de manière qu'il puisse venir en butée avec le palier supérieur (8), et en le montant de manière non étanche et avec un jeu axial sur l'extrémité inférieure réduite (17) de la tige (6), la partie supérieure du piston (4) appuyant par l'intermédiaire d'un joint plat (21 ) sur un épaulement (22) prévu sous la tige (6) à l'entour de son extrémité réduite (17), des passages de communication (29, 23, 24 étant prévus pour laisser s'écouler vers la réserve (13) l'huile qui s'échappe entre ledit épaulement (22) et ledit joint plat (21) en fin de course supérieure de vérin.

Description

  • L'invention concerne les crics hydrauliques, constitués par un vérin hydraulique vertical entouré d'une réserve d'huile coaxiale et munis d'une pompe à main, aspirant dans la réserve et refoulant dans la base du vérin pour assurer la montée, avec en outre un robinet ou clapet de décharge permettant la descente.
  • La force développée par ce vérin peut atteindre des valeurs assez considérables, et pour des raisons de sécurité il est imposé de les munir d'un dispositif de limitation de course hydraulique assurant la décharge de la pression lorsque le piston du vérin arrive au point haut de sa course afin d'éviter toute rupture de pièce et effondrement de charge consécutif.
  • Dans la pratique, le piston du vérin est muni d'un joint à lèvre d'une forme dérivée du classique cuir de pompe, et le dispositif de limitation de course hydraulique est constitué simplement par un trou percé dans la paroi du cylindre du vérin, au voisinage du point haut de sa course, pour faire communiquer l'intérieur du cylindre avec la réserve lorsque ce trou se trouve démasqué par la lèvre du joint du piston.
  • Un tel dispositif est relativement efficace mais présente l'inconvénient que la lèvre du joint se trouve happée par la différence de pression vers l'intérieur du trou, en même temps que se produit son mouvement de montée et de descente, de sorte que le joint se trouve rapidement détérioré, surtout si le joint est en caoutchouc. Pour y remédier en partie, on utilise le plus souvent un joint en cuir qui est plus onéreux, moins étanche, et qui se trouve néanmoins happé dans le trou; il en résulte l'arrachement de particules de cuir qui se trouvent ensuite en suspension dans l'huile, ce qui altère le fonctionnement de l'ensèmble du cric, en particulier au niveau des clapets de la pompe. Un autre inconvénient mineur du dispositif à trou latéral est qu'il faut prévoir en fin de course un supplément de course sensiblement égal au diamètre du trou pour être sûr d'opérer la décharge.
  • Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénients précédents en réalisant un dispositif limiteur de course dans lequel le cylindre ne comporte aucun trou latéral intercepté par la lèvre du joint du piston dans sa course, afin d'assurer une grande longévité à ce joint, même réalisé en caoutchouc de manière plus usuelle, et qui est outre n'exige aucun supplément de course pour le piston.
  • L'invention consiste essentiellement à monter le piston sur sa tige d'une manière mobile avec un jeu axial détermine, et à interposer entre un épaulement plan de la tige et le dessus du piston un joint plat qui assure l'étanchéité dans le fonctionnement normal, en prévoyant un épaulement sur le palier supérieur du vérin pour arrêter en fin de course le piston et non la tige, de telle manière que ladite étanchéité se trouve supprimée, la pression étant ainsi déchargée par l'extrémité supérieure du cylindre, non atteinte par le joint principal, grâce à des gorges et percements appropriés.
  • D'autres particularités de l'invention apparaitront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexé, sur lequel :
    • la fig. 1 est une vue en coupe axiale de l'ensemble du vérin;
    • la fig. 2 est une coupe partielle à plus grande échelle au niveau du piston; et
    • la fig. 3 est une vue analogue à la fig. 2 montrant le piston arrivé en fin de course.
  • Le cric 1 comprend d'une manière usuelle un cylindre de vérin 2, fermé à son extrémité inférieure par la base 3 de l'appareil et ouvert à son extrémité supérieure. Dans l'alésage intérieur 26 de ce cylindre peut coulisser de manière étanche un piston 4, muni d'un joint à lèvre 5 et prolongé à sa partie supérieure par une tige 6 qui traverse de manière étanche, grâce à un joint 7, le palier supérieur 8 du vérin vissé sur l'extrémité supérieure du cylindre 2. L'extrémité supérieure de la tige 6 du vérin peut en outre se terminer d'une manière usuelle par une pièce d'appui 9 comportant une tige inférieure filetée 10 qui se visse librement dans la tige 6 afin de permettre manuellement une adaptation de la hauteur initiale du cric.
  • Autour du cylindre principal 2 se trouve disposé concentriquement une enveloppe extérieure 11 qui se raccorde de manière étanche avec la base 3 et avec le palier supérieur 8 et qui comporte un bouchon 12 de niveau d'huile. En effet, la réserve d'huile sans pression est située en 13 entre le cylindre 2 et l'enveloppe 11.
  • Dans la base 3 est prévue une pompe à main actionnable par un levier non représenté et constitué par un piston plongeur 14 coulissant dans un alésage 15 de la base, avec en outre des canaux de communication et des clapets d'aspiration et de refoulement, représentés sur la fig. 1 et non référencés, pour permettre à la pompe d'aspirer l'huile dans la réserve 13 et de la refouler à l'intérieur du cylindre 2 par la base de celui-ci. En outre, il est prévu un robinet ou clapet de décharge 16 commandé à la main pour permettre, avec une perte de charge réglable, la communication entre l'intérieur du cylindre 2 et la réserve 13 afin d'assurer la commande de descente à la vitesse voulue, après que la pompe à main 14 ait produit la montée de la tige 6.
  • Comme exposé plus haut, avec un tel vérin il existe le danger qu'une fois que le piston 4 est arrivé à l'extrémité supérieure de la course il se produise, lorsqu'on force sur le piston 14, un accroissement important de la force développée qui puisse amener des ruptures de pièces ou de joints produisant l'effondrement de la charge soulevée par la tête 9. C'est pour cette raison qu'il est imposé un limiteur hydraulique de course.
  • Conformément à l'invention, à la place du trou latéral de décharge habituellement prévu dans la paroi 2, il est prévu de monter le piston 4 sur la tige 6 d'une manière mobile avec un jeu axial déterminé. Par exemple, la tige 6 peut se prolonger par une partie réduite 17 sur laquelle s'enfile le piston 4, muni à cet effet d'un alésage central 18 d'un diamètre légèrement plus grand que le diamètre de l'extérieur de 17 afin de permettre tout à la fois un jeu et un passage d'huile. Un arrêt sommaire, constitué par exemple par un simple circlip 19 placé dans une gorge 20 près de l'extrémité de la partie réduite 17, permet d'empêcher le piston 4 de se désolidariser complétement de sa tige 6.
  • En outre, conformément à l'invention, il est prévu dans la partie supérieure du piston 4 un joint plat 21 venant porter directement sur l'épaulement plan 22 de la tige 6 à l'entour de sa partie réduite 17. Pour éviter tout écrasement exagéré de ce joint 21, on utilise un joint en fibre vulcanisée d'une dureté suffisante, de préférence de 40 à 100 Rockwell pour tenir une pression de service de 1800 à 2500 bars. En outre, ce joint 21 se trouve de préférence placé dans une gorge pratiquée dans le piston 4 ou dans l'épaulement 22, cette gorge étant naturellement d'une profondeur inférieure à l'épaisseur du joint non comprimé.
  • Enfin, le dispositif est agencé pour que le raccordement vissé entre le palier supérieur 8 et l'extrémité supérieure du cylindre 2 ne soit pas étanche, par exemple en ne le vissant pas jusqu'au bout, comme représenté sur la fig. 2, de manière à ménager un espace annulaire 23, et en prévoyant en outre un ou plusieurs orifices 24 de communication entre cet espace 23 et la réserve 13.
  • Lorsqu'on actionne la pompe 14 pour mettre en pression l'intérieur du cylindre 2, le piston 4 appuie fortement sous l'épaulement 22 de la tige 6 ce qui assure par conséquent l'étanchéité entre le piston et la tige et assure l'ascension de la charge d'une manière habituelle.
  • Comme à l'ordinaire, le diamètre extérieur de la tige 6, c'est-à-dire par conséquent le diamètre intérieur de l'alésage 25 du palier supérieur 8, est légèrement inférieur au diamètre extérieur du piston 4 et de l'alésage intérieur 26 du cylindre 2, de sorte que le piston 4 ne risque pas de passer à travers l'alésage 25. Au contraire de cela, lorsque le piston 4 arrive au sommet de sa course, comme représenté sur la fig. 3, il vient buter sur l'épaulement 27 du palier supérieur 8 entourant l'alésage 25, ce qui produit une légère augmentation de la pression dans le cylindre 2 dans un rapport qui est le carré du rapport des diamètres de l'alésage 26 et du joint 21, grâce à quoi la tige 6 continue à monter d'une course extrêmement faible, juste suffisante pour permettre la décompression du joint 21 et l'échappement de l'huile par l'intervalle 28, fortement exagéré sur la fig. 3, existant entre le joint 21 et l'épaulement 22. Par sécurité il est prévu également des encoches radiales 29 dans le dessus du piston 4 entre la gorge recevant le joint 21 et la périphérie du piston (ou de la tige) afin de permettre à l'échappement de l'huile par 28 à se continuer par les encoches 29, par la chambre annulaire 23, puis par les orifices 24 jusqu'à la réserve.
  • On voit que cette décharge de la pression a lieu sans aucune détérioration possible du joint principal 5 ni du joint auxiliaire 21 qui ne rencontre jamais que des surfaces lisses et continues.
  • En réalité, naturellement cette décharge de la pression ne se produit jamais complétement tant que la charge demeure sur la tête 9, et seul l'excédent est évacué, comme c'est le cas habituellement, de manière à assurer la sécurité et en même temps le maintien de la charge en postion haute, la descente n'étant produite que par l'action manuelle sur la décharge 16. Ceci revient à dire qu'aucun supplément de course n'est nécessaire pour le piston 4, et que le supplément de course qui intervient seulement pour la tige 6 n'utilise qu'une fraction infime du jeu axial prévu pour le piston 4 sur la partie réduite 17, cette partie infime étant celle nécessaire pour assurer la décharge de la pression sur le grand diamètre du joint 21.
  • En effet, pour limiter le rapport d'augmentation de pression en fin de course à une valeur tolérée, on a intérêt à donner au diamètre du joint 21 une valeur aussi proche que possible du diamètre de l'alésage 26.
  • Grâce à l'invention, dont la réalisation est tout aussi économique que la réalisation habituelle, et même davantage, si l'on tient compte de la possibilité d'utiliser un joint 5 en caoutchouc du type usuel, on a l'avantage d'une très grande longévité par absence de détérioration des joints, et en même temps une grande sécurité tout en utilisant la totalité de la course.
  • Naturellement, l'invention s'applique à tous les types de crics hydrauliques à commande à main.

Claims (4)

1. Cric ou vérin hydraulique comportant une pompe à main (14, 15) aspirant l'huile dans une réserve dans pression (13) pour la refouler dans un cylindre (2) dans l'alésage (26) duquel coulisse un piston (4) muni d'une tige (6) qui traverse un palier supérieur (8) pour aller soulever une charge, avec en outre un moyen de limitation hydraulique de course assurant la décharge de la pression dans le cylindre (2) lorsque le piston (4) arrive à l'extrémité supérieure de sa course, ledit limiteur de course est réalisé en dimensionnant le piston (4) de manière qu'il puisse venir en butée avec le palier supérieur (8), et en le montant de manière non étanche et avec un jeu axial sur l'extrémité inférieure réduite (17) de la tige (6), la partie supérieure du piston (4) appuyant par l'intermédiaire d'un joint plat (21) sur un épaulement (22) prévu sous la tige (6) à l'entour de son extrémité réduite (17), des passages de communication (29, 23, 24) étant prévus pour laisser s'écouler vers la réserve (13) l'huile qui s'échappe entre ledit épaulement (22) et ledit joint plat (21) en fin de course supérieure du vérin, joint plat (21) étant disposé dans une gorge pratiquée dans une des deux surfaces en regard du piston (4) et de l'épaulement (22), caractérisé par le fait
a) que ledit joint plat (21) est un joint en fibre vulcanisée d'une dureté suffisante pour tenir une pression élevée,
b) que ladite gorge a une profondeur à peine inférieure à l'épaisseur du joint plat (21) à l'état comprimé, et
c) que des encoches radiales (29) sont pratiquées entre cette gorge et la périphérie de l'organe correspondant (6 ou 4) pour assurer le passage de l'huile entre le piston (4) et le palier d'extrémité (8) lorsque ladite périphérie vien buter sur le palier supérieur (8).
2. Cric selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'extrémité supérieure du cylindre (2) ne vient pas en butée contre l'épaulement (27) du palier (8) rencontré par le piston (4), mais laisse au contraire subsister un chambrage annulaire (23), lequel communique par au moins un orifice (24) avec la réserve (13) afin de constituer lesdits passages de communication vers la réserve.
3. Cric selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le diamètre du joint auxiliaire plat (21) est aussi voisin que possible du diamètre de l'alésage (26) du cylindre (2).
4. Cric selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la partie réduite (17) de la tige (6) comporte un circlip (19) monté dans une gorge (20) près de son extrémité inférieure pour empêcher la séparation du piston (4) de cette tige (6) et assurer ledit jeu axial limité.
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