FR2652392A1

FR2652392A1 - Flexible linear thrust cylinder

Info

Publication number: FR2652392A1
Application number: FR8912648A
Authority: FR
Inventors: Lorin Christian; Guillaumot Jacques
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1989-09-27
Filing date: 1989-09-27
Publication date: 1991-03-29
Anticipated expiration: 2009-09-27
Also published as: FR2652392B1

Abstract

The flexible linear thrust cylinder according to the invention makes it possible to obtain an extension of the latter by moving the two end-fittings (6, 8) apart without requiring an increase in diameter of the flexible elastic sleeve (2). According to the invention, this flexible elastic sleeve (2) consists of two crossed webs of textile fibres (10) coated with synthetic elastomer. The fibres are mutually parallel in each of the two webs (12, 14). The orientation of each of the two webs is such that the directions of orientation at rest each form an angle of 80 DEG with respect to the longitudinal axis (4) of the cylindrical elastic sleeve (2).

Description

L'invention concerne un vérin souple linéaire, c'est-à-dire dont deux extrémités opposées s'écartent et se rapprochent lors du fonctionnement du vérin. Le caractère souple d'un tel vérin est dû à sa structure élastique, constituée de toile enduite d'élastomère. The invention relates to a flexible linear actuator, that is to say of which two opposite ends move apart and come closer during operation of the actuator. The flexible nature of such a cylinder is due to its elastic structure, consisting of canvas coated with elastomer.

Le fonctionnement des divers vérins mécaniques actuels est basé sur le déplacement d'une partie mobile, en l'occurrence une tige, coulissante par rapport à une partie fixe, constituée du corps du vérin. Les différentes énergies motrices peuvent être fournies par, soit un moteur thermique, soit un moteur électrique, soit par action électromécanique, ou soit par pression d'un fLuide hydraulique ou gazeux. The operation of the various current mechanical actuators is based on the displacement of a movable part, in this case a rod, sliding relative to a fixed part, consisting of the body of the actuator. The different driving energies can be supplied by either a heat engine, an electric motor, or by electromechanical action, or by pressure of a hydraulic or gaseous fluid.

Certains vérins hydrauliques ou pneumatiques utitisent la dilation d'une enveloppe élastique provoquée par une pression interne. Une structure textile enduite d'élastomère peut constituée une telle structure. L'allongement élastique a toujours lieu dans un sens perpendicuLaire à l'enveloppe, c'est-à-dire à la toi le enduite. Des extensions longitudinales peuvent être obtenues, mais elles sont liées à des étirements latéraux importants, comme c'est le cas dans certains crics pneumatiques pour véhicule automobile. De manière générale, lorsqu'une poche constituée d'une telle enveloppe élastique est gonflée par pression, cette enveloppe se déforme de manière uniforme sur toute la surface. Certain hydraulic or pneumatic cylinders use the expansion of an elastic envelope caused by internal pressure. A textile structure coated with elastomer can constitute such a structure. The elastic elongation always takes place in a direction perpendicular to the envelope, that is to say coated with it. Longitudinal extensions can be obtained, but they are linked to significant lateral stretching, as is the case in certain pneumatic jacks for motor vehicles. In general, when a pocket made up of such an elastic envelope is inflated by pressure, this envelope is deformed uniformly over the entire surface.

Le but de L'invention est d'utiliser ce type de structure élastique pour construire un vérin linéaire, c'est-à-dire dont la déformation est un allongement de deux extrémités de ce vérin, sans que les parois latérales ne se déforment d'une même quantité. The object of the invention is to use this type of elastic structure to construct a linear cylinder, that is to say one whose deformation is an elongation of two ends of this cylinder, without the side walls being deformed. 'same amount.

A cet effet, l'objet principal de l'invention est un vérin souple linéaire qui comprend : - un manchon élastique cylindrique d'axe longitudinal,
composé de fibres textiles enduites d'élastomère
synthétique, fermé par - deux embouts, dont au moins un comprend un orifice
de mise sous pression du vérin.To this end, the main object of the invention is a linear flexible cylinder which comprises: a cylindrical elastic sleeve with a longitudinal axis,
composed of textile fibers coated with elastomer
synthetic, closed by - two end caps, at least one of which includes an orifice
for pressurizing the cylinder.

Selon l'invention, les fibres textiles sont disposées en deux nappes de fibres croisées,
Les fibres étant parallèles entre elles dans chacune des nappes, les fibres des deux nappes étant orientées respectivement dans deux directions faisant chacune dans la position du repos un angLe A voisin de 800 par rapport à La direction des génératrices du manchon cylindrique qui est parallèle à l'axe Longitudinal du manchon élastique cylindre.According to the invention, the textile fibers are arranged in two layers of crossed fibers,
The fibers being parallel to each other in each of the plies, the fibers of the two plies being oriented respectively in two directions, each making in the rest position an angle A close to 800 relative to the direction of the generatrices of the cylindrical sleeve which is parallel to the 'Longitudinal axis of the elastic cylinder sleeve.

Cette caractéristique technique permet de diriger La déformation du vérin souple en direction des deux embouts, sans que La paroi du manchon élastique cylindrique n'augmente sensiblement de diamètre. This technical characteristic makes it possible to direct the deformation of the flexible cylinder in the direction of the two end pieces, without the wall of the elastic cylindrical sleeve substantially increasing in diameter.

L'élastomère utilisé pour constituer le manchon élastique est de préférence du "nitrile". The elastomer used to constitute the elastic sleeve is preferably "nitrile".

L'invention prévoit que les fibres textiles utilisées sont en polyamide. The invention provides that the textile fibers used are made of polyamide.

L'invention et ses caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de
La description qui suit, annexée des figures qui sont respectivement :
- figure 1, un schéma du vérin souple selon l'invention, lorsqu'il est au repos ; et
- figure 2, un schéma partieL du vérin souple selon l'invention, Lorsqu'iL est en position allongée.The invention and its technical characteristics will be better understood on reading
The description which follows, appended to the figures which are respectively:
- Figure 1, a diagram of the flexible cylinder according to the invention, when it is at rest; and
- Figure 2, a diagram partL of the flexible cylinder according to the invention, when iL is in the extended position.

Sur La figure 1, on distingue principalement
Le manchon élastique cylindrique 2, d'axe Longitudinal 4, entouré- des deux embouts 6 et 8 placés aux deux extrémités 18 et 20 du manchon élastique 2. Pour obtenir un -écartement ou un rapprochement des deux embouts 6 et 8, sans obtenir d'élargissement du manchon, les fibres textiles 10 sont positionnées d'une manière bien déterminée. Elles sont en premier lieu disposées de manière symétrique par rapport à l'axe Longitudinal à l'axe 4 du manchon élastique 2, aussi bien en nombre qu'en positionnement.In Figure 1, we mainly distinguish
The cylindrical elastic sleeve 2, of longitudinal axis 4, surrounded by the two end pieces 6 and 8 placed at the two ends 18 and 20 of the elastic sleeve 2. To obtain a spacing or a bringing together of the two end pieces 6 and 8, without obtaining d 'enlargement of the sleeve, the textile fibers 10 are positioned in a well determined manner. They are firstly arranged symmetrically with respect to the longitudinal axis to the axis 4 of the elastic sleeve 2, both in number and in positioning.

Pour éviter L'élargissement du diamètre du manchon élastique 2, Les fibres 10 ont été positionnées dans une direction telle que La résistance à l'allongement de ces fibres contribue au fait que
Le diamètre du manchon élastique n'augmente pas.To avoid widening the diameter of the elastic sleeve 2, the fibers 10 have been positioned in a direction such that the resistance to elongation of these fibers contributes to the fact that
The diameter of the elastic sleeve does not increase.

Plus concrètement, on voit que sur le centre de la figure 1, les fibres 10 orientées presque perpendiculairement à l'axe Longitudinal 4. Les fibres 10 sont toutes disposées de La meme manière, réparties en deux nappes 12 et 14, et parallèles entre elles dans ces deux nappes 12 et 14, de manière à résister à cet éventueL élargissement du manchon 2.More concretely, we see that in the center of Figure 1, the fibers 10 oriented almost perpendicular to the Longitudinal axis 4. The fibers 10 are all arranged in the same way, distributed in two layers 12 and 14, and parallel to each other in these two plies 12 and 14, so as to resist this possible widening of the sleeve 2.

Les fibres 10 des deux nappes ont une orientation symétrique l'une par rapport à l'autre, pour équilibrer Les forces. Dans une même nappe,
Les fibres 'étant parallèles entre elles, elles sont orientées dans une même direction.The fibers 10 of the two sheets have a symmetrical orientation relative to each other, to balance the forces. In the same tablecloth,
The fibers' being parallel to each other, they are oriented in the same direction.

SeLon L'invention, elles sont orientées de telle manière que Leur direction avec l'axe longitudinal, ou pLus exactement, Les génératrices du manchon 2, dont la direction est parallèle à l'axe longitudinal, forme un angLe A = à 800. Cette valeur de 800 est celle pour laquelle les résultats sont optimaux. D'autres valeurs voisines de 800 peuvent égaLement être utilisées pour positionner ces fibres 10. Les fibres 10 des deux nappes 12 et 14 s'entrecroisent, c'est-à-dire que la nappe 12 traverse la nappe 14. On peut également préciser le positionnement relatif des fibres de la première nappe 12 par rapport aux fibres de la deuxième nappe 14 en disant que L'angle formé par Les deux directions respectives des deux nappes est d'environ 200. According to the invention, they are oriented in such a way that their direction with the longitudinal axis, or more exactly, the generatrices of the sleeve 2, the direction of which is parallel to the longitudinal axis, forms an angle A = at 800. This 800 is the value for which the results are optimal. Other values close to 800 can also be used to position these fibers 10. The fibers 10 of the two plies 12 and 14 intersect, that is to say that the ply 12 crosses the ply 14. We can also specify the relative positioning of the fibers of the first ply 12 relative to the fibers of the second ply 14 by saying that the angle formed by the two respective directions of the two plies is approximately 200.

Les deux embouts 6 et 8 sont fixés aux extrémités 18 et 20 du manchon élastique 2 par un ajustement serré, complété éventuellement d'un joint torique 22 assurant à chaque extrémité l'étanchéité du vérin. La mise sous pression peut être effectuée à L'aide d'un trou 16 pratiqué dans l'un des embouts 6. D'autres trous de mise en pression du vérin peuvent être pratiqués dans l'un ou Les deux embouts 6 et 8. D'autres trous peuvent être également pratiqués dans ces embouts pour faire passer d'éventuels câbles de transmission devant relier des éléments différents places de part et d'autre de ces embouts, à l'extérieur du vérin. The two end pieces 6 and 8 are fixed to the ends 18 and 20 of the elastic sleeve 2 by a tight fit, possibly completed with an O-ring 22 ensuring at each end the tightness of the jack. The pressurization can be carried out using a hole 16 made in one of the end pieces 6. Other pressurizing holes of the jack can be made in one or both of the end pieces 6 and 8. Other holes can also be made in these end pieces to pass any transmission cables that must connect different elements on either side of these end pieces, outside the jack.

Lors de La mise en pression du vérin, les fibres 10 se décroisent, c'est-à-dire que l'angle
A qui a, au repos une valseur égaLe de 80 , diminue.When the jack is put under pressure, the fibers 10 uncross, that is to say that the angle
To whom, at rest, a waltz equal to 80, decreases.

Les fibres prennent une position telle que représentée sur la figure 2. Les petits losanges formés par le croisement des fibres 10 des deux nappes 12 et 14 s'élargissent pour contribuer à un allongement du manchon élastique 2. La résistance à l'allongement des fibres 10 empêche l'élargissement du diamètre du manchon *plastique 2. L'angle A diminue donc jusqu'à arriver à un angle appels "angle d'Equilibre", au delà duquel aucune dilatation n'est possible. Dans ce cas, cet angle d'équilibre a une valeur de 500 44'. Il est possible d'en déduire l'allongement pour un centimètre de longueur du manchon souple, entre la position de repos (A = 800) et une position maximale d'extension (A = 500 44'). L'allongement est égal dans ce cas à
A = 1 (Cos 540 44' - Cos 800) soit environ 4 mm.The fibers assume a position as shown in FIG. 2. The small diamonds formed by the crossing of the fibers 10 of the two plies 12 and 14 widen to contribute to an elongation of the elastic sleeve 2. The resistance to elongation of the fibers 10 prevents the diameter of the plastic sleeve * from widening 2. The angle A therefore decreases until it reaches an angle called "angle of Equilibrium", beyond which no expansion is possible. In this case, this angle of equilibrium has a value of 500 44 '. It is possible to deduce the elongation for a centimeter of length of the flexible sleeve, between the rest position (A = 800) and a maximum extension position (A = 500 44 '). The elongation in this case is equal to
A = 1 (Cos 540 44 '- Cos 800) or about 4 mm.

En pratique, Le diamètre du manchon souple augmente de façon négligeable (moins de î %). In practice, the diameter of the flexible sleeve increases negligibly (less than 1%).

Un avantage considérable du vérin souple selon l'invention est que sa structure, telle qu'elle vient d'être décrite, lui permet d'accepter des rayons de courbure important, même lorsqu'il est sous pression. A considerable advantage of the flexible jack according to the invention is that its structure, as it has just been described, allows it to accept large radii of curvature, even when it is under pressure.

Le tissu utilisé pour constituer les nappes de fibres textiles est un élastomère. The fabric used to form the textile fiber webs is an elastomer.

Le vérin souple selon L'invention peut être utilisé dans des dispositifs de transport se déplaçant par reptation, et dans lequel le vérin écarte et rapproche successivement des moyens de fixation temporaire d'un tel dispositif sur la paroi sur laquelle il évolue. The flexible jack according to the invention can be used in transport devices moving by crawling, and in which the jack successively moves aside and brings together means for temporarily fixing such a device on the wall on which it operates.

Ce genre de dispositif de transport est utilisé, entre autres, dans l'industrie nucléaire et/ou chimique. Deux élastomères répondent particulièrement bien à certaines conditions de décontamination par voie acide ; ce sont le néoprène et le nitrile, ces derniers ne contenant pas d'halogène. This type of transport device is used, among others, in the nuclear and / or chemical industry. Two elastomers respond particularly well to certain conditions of acid decontamination; these are neoprene and nitrile, the latter containing no halogen.

Le textile utilisé pour constituer les fibres peut être avantageusement Le polyamide. The textile used to constitute the fibers may advantageously be polyamide.

Claims

1. Linear flexible cylinder comprising - a cylindrical elastic sleeve (2) with an axis

longitudinal (4) composed of textile fibers (10)

coated with synthetic elastomer, closed by - two end caps (6, 8), at least one of which includes a

orifice (16) for pressurizing the jack, characterized in that the textile fibers (10) are arranged in two plies (12, 14) of crossed fibers, parallel between them in each of the plies (12, 14), the fibers (10) of the two plies (12, 14) being oriented respectively in two directions, each making, when the jack is in its rest position, an angle (A) close to 80 "relative to the direction of the generatrices of the cylindrical sleeve ( 2) which is parallel to the longitudinal axis (4) of the cylindrical elastic sleeve (2).

2. Linear flexible cylinder according to claim 1, characterized in that the elastomer of the cylindrical elastic sleeve (2) is nitrile.

3. Linear flexible cylinder according to claim 1 or 2, characterized in that the textile fibers are made of polyamide.