FR3041715A1 - Verin hydraulique de serrage et procede pour etablir et/ou maintenir un serrage - Google Patents

Abstract

Vérin de serrage hydraulique pour établir et/ou maintenir un serrage, dont une tige de piston (2) comporte un piston de serrage (12) ayant une surface de piston de serrage (24). Le serrage est maintenu par un ressort de serrage (10), qui exerce une force de serrage sur la surface de piston de serrage (24). Le vérin comporte plusieurs tiges de piston (2, 4) entre lesquelles il y a chaque fois un ressort de serrage (6).

Description

Domaine de l’invention

La présente invention se rapporte à un vérin hydraulique de serrage pour réaliser et/ou maintenir un serrage ainsi qu’un procédé de mise en œuvre d’un tel vérin.

Habituellement on utilise des vérins hydrauliques connus comme vérins de serrage. Pour faire le serrage, on applique un agent sous pression sur la surface correspondante du piston pour faire sortir la tige de piston du vérin, qui est déplacée vers l’objet à serrer. Le serrage se fait habituellement en maintenant l’agent sous pression, par exemple, relier un pipeline au fond de la mer par une plateforme intermédiaire avec une plateforme flottante de production sachant que l’alimentation permanente en agent sous pression du vérin de serrage en est la condition.

Etat de la technique

Cela signifie toutefois que le vérin hydraulique doit être alimenté en permanence avec du fluide sous pression pendant toute la durée de maintien du serrage, pour appliquer la force de serrage et compenser un éventuel « retrait » lié à la déformation plastique de l’objet à serrer et à la réduction, par conséquence, de la force de serrage. Ne serait-ce que pour cela, cette solution est plutôt économique et en plus les modules concernés, tels que par exemple la pompe, les conduites de fluide sous pression, le vérin hydraulique et les joints sont sollicités mécaniquement et sont exposés à l’usure.

Pour éviter cet inconvénient, on utilise, d’autres vérins hydrauliques connus, avec uniquement une force de ressort qui s’appuie sur la surface de piston correspondante de la tige de piston, dans le sens du déploiement pour réaliser le serrage ou pour le maintenir. Le ressort qui exerce la force de ressort est installé entre la tige de piston et le boîtier du cylindre qui lui sert d’appui. La tige de piston est mobile par rapport au boîtier du cylindre qui est fixe par rapport à la tige de piston. Pour libérer le serrage, on applique du liquide sous pression sur une autre surface de la tige de piston, pour rétracter la tige de piston et en enlever l’objet à serrer. Pour cela, il n’est pas nécessaire d’avoir une alimentation permanente de liquide sous pression de ce vérin de serrage. Le « tassement » de l’objet à serrer peut être compensé par l’action permanente d’une force de ressort, mais cela au prix de la force de ressort qui produit le serrage et qui, de ce fait, diminue.

Pour rétracter la tige de piston d’un tel vérin de serrage pour l’ouvrir, il faut une pression considérable, car le retrait de la tige de piston nécessite la compression du ressort et ainsi la poussée opposée à la force du ressort, augmente avec la course. Le ressort doit être conçu pour que la force qu’il développe applique dans son état tangen-tiellement faible jusqu’à son état au moins partiellement comprimé, toujours suffisamment de force pour assurer la fonction, c’est-à-dire le serrage, ce qui est contraire à l’objectif, à savoir ne pas faire augmenter de façon excessive la force du ressort à l’ouverture, c’est-à-dire pour comprimer le ressort. Pour cette raison, il n’est pas simple de concevoir le ressort.

But de l’invention

La présente invention a pour but de développer un vérin hydraulique de serrage pour réaliser et/ou maintenir un serrage qui puisse se faire de manière économique et efficace à la fois pour l’établissement et le maintien. L’invention a également pour but de développer un procédé pour réaliser et/ou maintenir un serrage à l’aide d’un vérin hydraulique de serrage qui permette de maintenir efficacement et économiquement le serrage.

Exposé et avantages de l’invention A cet effet, l’invention a pour objet un vérin de serrage hydraulique pour établir et/ou maintenir un serrage, dans lequel la tige de piston du vérin hydraulique de serrage comporte un piston de serrage ayant une surface de piston de serrage, le serrage étant maintenu par au moins un ressort de serrage du vérin hydraulique de serrage, qui exerce une force de serrage sur la surface de piston de serrage, ce vérin étant caractérisé en ce qu’il comporte plusieurs tiges de piston entre lesquelles il y a chaque fois un ressort de serrage.

En d’autres termes, le vérin hydraulique de serrage selon l’invention pour réaliser et/ou maintenir un serrage est un piston de serrage porté par la tige de piston du vérin hydraulique de serrage et ayant une surface de piston de serrage. Le serrage est maintenu au moins par la force de serrage développée par le vérin hydraulique qui exerce la force de serrage sur la surface du piston de serrage. Il y a plusieurs, et notamment, deux tiges de piston entre lesquelles est interposé un ressort de serrage. En particulier, les tiges de piston se font face par leur piston et à l’aide d’un ressort de serrage interposé, on réalise une tige de piston quasi globalement élastique.

Un avantage de l’invention est que la réalisation composée de plusieurs tiges de piston et des ressorts de serrage interposés entre les tiges de piston, ne commence à exercer une force de serrage sur l’objet à serrer que seulement lorsque l’une des tiges de piston vient en contact avec l’objet à serrer. Les tiges de piston coulissent axiale-ment exclusivement pour les ressorts de serrage interposés, sans qu’il soit nécessaire de comprimer l’un des ressorts de serrage ou de fournir un travail inutile.

En particulier, les tiges de piston entre lesquelles il y a chaque fois l’un des ressorts de serrage, sont mobiles dans leur direction axiale par rapport au boîtier du vérin hydraulique de serrage. Ainsi, avec chacun des ressorts de serrage interposés entre deux tiges de piston, mobiles, on a une tige globale de piston quasi élastique.

En particulier, l’une des tiges de piston est réalisée sous la forme d’une tige de piston de serrage et l’autre des tiges de piston est réalisée sous la forme d’une tige de piston d’appui.

Les tiges de piston sont installées pratiquement coaxia-lement les unes par rapport aux autres, et notamment la tige de piston de serrage sera pratiquement coaxiale à la tige de piston d’appui. Cela garantit la coopération des tiges de piston entre elles et/ou des ressorts de serrage respectivement interposés, ce qui réalise un dispositif particulièrement peu encombrant.

Le piston de serrage de la tige de piston de serrage comporte notamment une surface annulaire hydraulique d’ouverture et une surface de piston de serrage, notamment sollicitée par la force développée par le ressort de serrage et le piston d’appui porté par la tige de piston d’appui comporte une surface annulaire hydraulique de serrage et une surface de piston d’ouverture sollicitée par la force développée par le ressort de serrage. Le ressort de serrage est notamment installé entre la surface de piston de serrage et la surface de piston d’ouverture dans une chambre de ressort.

Entre la chambre d’ouverture délimitée par la surface annulaire hydraulique d’ouverture et la chambre de ressort il y a un canal de liaison ce qui garantit l’équilibrage des pressions entre la chambre d’ouverture et la chambre de ressort.

De façon avantageuse, la surface annulaire hydraulique de serrage est sollicitée par l’agent sous pression pour mettre en contact la tige de piston de serrage avec l’objet à serrer. Ainsi, la tige de piston de serrage est mise en appui avec l’objet à serrer sans avoir à vaincre de force de ressort développée par le ressort de serrage comme cela est nécessaire dans le cas des vérins de serrage cités dans l’état de la technique ci-dessus, et pour lesquels exclusivement une force de ressort agit dans la direction de déploiement.

En particulier, la tige de piston de serrage est déplacée dans sa position initiale de serrage dès que la tige de piston de serrage touche l’objet à serrer.

De façon avantageuse, pour continuer de coulisser la tige de piston de serrage à partir de sa position initiale de serrage en direction de l’objet à serrer en position de serrage la surface annulaire hydraulique de serrage, continue d’être sollicitée par l’agent de pression et le ressort de serrage est mis en tension pour réaliser et/ou maintenir le serrage. Ainsi la force de ressort de serrage est tendue seulement à partir de la mise en contact avec l’objet à serrer jusque le serrage soit fait. En position serrée de la tige de piston d’appui, une force de serrage est appliquée sur l’objet à serrer et le ressort exerçant la force de serrage est mis en tension. La force développée par le ressort de serrage tendu en position de serrage de la tige de piston de serrage, garantit la compensation de la déformation plastique générée par la force de serrage sur l’objet à serrer, car la tige de piston de serrage continue d’être déplacée par le ressort prétendu, selon la force de serrage en direction de l’objet à serrer, sans que la surface annulaire de serrage hydraulique ne continue d’être alimentée en fluide sous pression.

De façon avantageuse, il est prévu une installation de fixation pour fixer la tige de fixation d’appui dans sa position de serrage.

Le fluide sous pression est ainsi détendu au niveau de sa surface annulaire de serrage sans que la tige de piston d’appui ne quitte sa position de serrage. Le ressort de serrage installé entre la tige de piston d’appui et la tige de piston de serrage maintient la tige de piston de serrage dans sa position de serrage sans qu’il soit nécessaire d’appliquer, de façon permanente, du fluide sous pression au vérin hydraulique de serrage pour maintenir le serrage.

De façon avantageuse, le serrage est maintenu exclusivement par la force du ressort, notamment, la force exercée par le ressort. Ainsi, le serrage se fait d’une manière purement mécanique sans qu’il soit nécessaire d’appliquer du fluide sous pression, notamment en permanence, par exemple, par la surface du piston de serrage et notamment sans que la force de serrage ne diminue.

En particulier, le ressort développant la force de serrage est précontraint par une installation de précontrainte. Le ressort du serrage est ainsi maintenu en place, même si la tige de piston de serrage n’est pas encore arrivée dans sa position initiale.

De façon avantageuse, un branchement d’ouverture sollicite la surface du piston d’ouverture avec du fluide sous pression pour libérer le serrage. La force d’ouverture dégagée au moment de l’ouverture du serrage orientée dans la direction d’entrée de la tige de piston de serrage est transmise avantageusement par l’installation de précontrainte vers la surface du piston d’ouverture. La force d’ouverture est appliquée hydrauliquement et/ou par le ressort de serrage.

Le ressort de serrage est un ressort hélicoïdal ou un ressort Belleville et/ou sous la forme d’une tige de piston de serrage au moins élastique par segments. En particulier, le ressort Belleville se compose d’un ou plusieurs paquets de ressorts installés l’un par rapport à l’autre dans des directions opposées. L’installation de fixation peut être reliée à la tige du piston d’appui par une liaison par frottements, ce qui permet de réaliser, de manière simple, cette installation de fixation. En variante, l’installation de fixation peut également être constituée par un écrou de broche entraîné par un moteur en prise avec la tige de piston d’appui.

Cela permet de réduire considérablement l’encombrement nécessaire à l’installation de fixation.

En particulier, l’écrou de la broche est vissé par le moteur hydraulique contre le fond du boîtier du vérin hydraulique de serrage dès que la tige du piston d’appui arrive dans sa position de serrage. Ainsi, après la détente de l’agent de pression au niveau de la surface annulaire hydraulique de serrage, la force de serrage (ou réaction de la force de serrage) sera transmise au boîtier du vérin hydraulique de serrage.

Le procédé selon l’invention pour réaliser et/ou maintenir le serrage selon lequel une tige de piston d’un vérin hydraulique de serrage comporte un piston de serrage avec une surface de serrage, est un procédé consistant à solliciter avec un agent de pression, la surface annulaire hydraulique de serrage qui est prévue sur le piston d’appui d’une tige de piston d’appui du vérin hydraulique de serrage pour mettre en contact la tige de piston de serrage avec l’objet à serrer et d’autres moyens d’application de la pression de la surface annulaire hydraulique de serrage jusqu’au déplacement de la tige de piston de serrage en position de serrage (pour réaliser) et/ou maintenir le serrage par la mise en tension du ressort de serrage entre la tige de piston de serrage et la tige de piston d’appui.

Un avantage du procédé de l’invention est qu’à cause du déploiement hydraulique de la tige de piston d’appui qui déploie la tige de piston de serrage, le ressort de serrage installé entre les tiges de piston ne commence à exercer sa force de serrage sur l’objet à serrer, seulement lorsqu’une des tiges de piston arrive en contact avec l’objet à serrer. Les différentes tiges de piston y compris le ressort de serrage installé entre celle-ci seront déplacés axialement sans que l’un des ressorts de serrage ne sera comprimé, ce qui évite d’avoir à fournir un travail inutile.

De façon avantageuse, le procédé selon l’invention est caractérisé par les étapes suivantes : fixer la tige de piston d’appui dans sa position de serrage par une installation de fixation et détendre l’agent de pression appliqué contre la surface annulaire hydraulique de serrage et déverrouil- 1er l’installation de fixation en appliquant de l’énergie pour libérer la tige de piston d’appui pour le mouvement, notamment pour libérer le serrage.

Ainsi, le serrage sera maintenu, bien que le vérin hydraulique de serrage ne soit pas alimenté en permanence en fluide hydraulique.

En particulier, le procédé selon l’invention est caractérisé par l’étape suivante consistant à compenser la déformation plastique de l’objet à serrer en poursuivant le coulissement de la tige de piston de serrage en direction de l’objet à serrer avec le ressort de serrage mis en tension, cela permet de compenser l’alimentation en liquide hydraulique non permanente du vérin hydraulique de serrage en cas de tassement de l’objet à serrer, sans que la force de serrage ne diminue.

De manière avantageuse, le procédé selon l’invention consiste à déverrouiller l’installation de fixation en fournissant de l’énergie pour libérer la tige de piston d’appui pour permettre un mouvement, notamment pour libérer le serrage.

Dessins

La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée, à l’aide d’un exemple de vérin hydraulique de serrage et de son procédé de mise en oeuvre représenté schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une coupe axiale d’un vérin hydraulique de serrage selon l’invention, et la figure 2 montre un ordinogramme du procédé de l’invention. Description détaillée d’un mode de réalisation

Le vérin hydraulique de serrage 1 selon l’invention représenté à la figure 1 comporte deux tiges de piston sensiblement coaxiales à savoir une tige de piston de serrage 2 et une tige de piston d’appui 4 entre lesquelles il y a un ressort de serrage 6 dans une chambre de ressort de serrage 7. La tige de piston de serrage 2 est en contact avec un objet 8 à serrer qui se compose de deux éléments à maintenir serrés et qui sont pincés contre l’étrier 10 du vérin hydraulique de serrage 1.

La tige de piston de serrage 2 comporte un piston de serrage 12 ayant une surface annulaire 14 délimitant une chambre d’ouverture 15. Pour libérer le serrage, cette chambre reçoit un fluide sous pression par l’intermédiaire du branchement d’ouverture 16. La tige de piston d’appui 4 comporte un piston d’appui 18 dont la surface annulaire hydraulique de serrage 20 est soumise au fluide sous pression arrivant par le branchement de serrage 22 pour réaliser le serrage.

Le piston de serrage 12 comporte un canal de liaison 23 entre la chambre d’ouverture 15 et la chambre de ressort 7 ; l’équilibrage des pressions se fait par ce canal entre la chambre d’ouverture 15 et la chambre de ressort 7.

Le ressort de serrage 6 réalisé sous la forme d’un paquet de ressorts Belleville est installé entre la surface de piston de serrage 24 sur la tige de piston de serrage 2 et la surface de piston d’ouverture 26 de la tige de piston d’appui 4. Ce ressort de serrage est précontraint par une installation de précontrainte 28 pour que les ressorts Belleville restent en contact les uns avec les autres. L’installation de précontrainte 28 est réalisée sous la forme d’une plaque de précontrainte 29 vissée sur le piston d’appui 18 et ayant un logement de ressorts Belleville 31. Ce logement 31 est réalisé dans l’épaulement formé par le piston de serrage 12. La plaque de précontrainte 29 est mise en tension par la vis de serrage 33 avec le logement de ressorts Belleville 31 et le paquet de ressorts Belleville 6 contre le piston de serrage 12. La distance entre le logement de ressorts Belleville 31 et l’installation de précontrainte 28 est avantageusement dimensionnée pour qu’au contact de l’installation de précontrainte 28 avec le logement de ressorts Belleville 31, le ressort de serrage 6 dispose encore d’une course résiduelle pour la déformation élastique. L’épaulement sert dans une certaine mesure, de butée pour éviter la déformation plastique du ressort de serrage 6 constitué ici par le paquet de ressorts Belleville. L’application répétée du fluide sous pression par le branchement de serrage 22 ne se traduit pas, dans ces conditions, par la poursuite de la déformation du ressort de serrage 6, mais se transmet par le contact de l’installation de précontrainte 28 avec le logement de ressorts Belleville 31 pratiquement comme augmentation de la force de serrage, directement par le piston d’appui 18 sur le piston de serrage 12. L’application répétée du fluide sous pression génère une force supérieure à la force de serrage que peut exercer le ressort de serrage 6 et produit une déformation plastique locale de l’objet à serrer 8 évitant l’effet du « tassement » ultérieur de l’objet à serrer 8. La plage élastique linéaire du système vérin hydraulique de serrage 1 / objet à serrer 8 est ainsi étendue comme si, pour un essai de traction d’un échantillon, on passe de la limite de fluage à la limite de résistance en traction et que l’on recharge de nouveau.

La tige de piston d’appui 4 est fixée par une liaison par la forme par l’installation de fixation 30 de préférence dans sa position de serrage pour maintenir le serrage. L’installation de fixation 30 a une zone 32 à forts frottements, par exemple avec une garniture de frottement pour fixer la tige de piston d’appui 4 qui est ainsi reliée à celle-ci par une liaison par frottements. L’installation de fixation 30 comporte un fond de boîtier 35 vissé qui peut recevoir en variante la liaison par frottements avec la tige de piston d’appui 4, un écrou de broche entraîné par un moteur, en prise avec la tige de piston d’appui 4 constituant l’installation de fixation 30.

Le branchement de serrage 22 réalisé sous la forme d’un branchement radial en passant par le volume annulaire 34 dans la partie de tête de boîtier 36 à laquelle est vissée l’installation de fixation 30, jusqu’à la chambre de serrage 38 délimitée par la surface annulaire hydraulique de serrage 20, forme un chemin de passage du fluide pour appliquer le fluide sous pression à la surface annulaire hydraulique de serrage 20 pour réaliser le serrage.

Le fonctionnement du vérin hydraulique 1 selon l’invention sera décrit brièvement ci-après :

La surface annulaire hydraulique de serrage 20 est sollicitée par l’agent de pression arrivant par le branchement de serrage 22 pour réaliser le serrage hydraulique par le déplacement des deux tiges de piston 2, 4 dans la direction de déploiement. Le ressort de serrage 6 installé entre les deux tiges de piston 2, 4 n’est pas alors comprimé. Dès que la tige de piston de serrage 2 touche l’objet 8 à serrer, la tige de piston de serrage 2 se déplace dans sa position initiale de serrage.

Ce n’est qu’après que la tige de piston de serrage 2 soit en contact avec l’objet à serrer 8 et que la surface annulaire hydraulique de serrage 20 continue d’être soumise à l’action du fluide sous pression, qu’une force de serrage sera exercée sur l’objet à serrer 8 ; cette force coulisse la tige de piston d’appui 4 dans sa position de serrage et met en tension le ressort de serrage 6. Comme alors la chambre de ressort 7 diminue, le canal de liaison 23 réalise l’équilibrage des pressions entre la chambre de ressort 7 et la chambre d’ouverture 15. La vis de précontrainte 33, notamment la tête de la vis de précontrainte 33 se déplace dans l’espace libre 37 réalisé pour le piston d’appui 18, c’est-à-dire dans la tige de piston d’appui 4.

Comme alors le serrage est réalisé et que la tige de piston de serrage 4 est fixée dans sa position de serrage par la liaison par frottements avec l’installation de fixation 30, le fluide sous pression appliqué contre la surface annulaire hydraulique de serrage 20 peut se détendre sans que les tiges de piston 2, 4 quittent leur position de serrage. Le serrage reste maintenu sans que la surface annulaire hydraulique de serrage 20 ne reçoive du fluide sous pression. La tige de piston de serrage 2 s’appuie dans sa position de serrage par l’intermédiaire du ressort de serrage 6 et l’installation de précontrainte 28 sur la tige de piston d’appui 4 maintenue en position de serrage.

De plus, la déformation plastique produite par la force de serrage exercée sur l’objet à serrer 8 et qui pourrait entraîner une réduction de la force de serrage, est compensée par le ressort de serrage 6 précontraint, qui continue de déplacer la tige de piston de serrage 2, pratiquement selon l’importance de la déformation plastique, en direction de l’objet 8 à serrer, car la tige de piston d’appui 4 est fixée dans sa position de serrage par l’installation de fixation 30.

Pour libérer le serrage, on fournit du fluide sous pression dans la chambre de serrage 38 jusqu’à ce que la force exercée sur la surface annulaire hydraulique de serrage 20 soit égale à la force de serrage. Puis, en fournissant de l’énergie à l’installation de fixation 30, on libère celle-ci. Ensuite, le fluide sous pression de la chambre de serrage 38 se détend, et passe par un canal de liaison non représenté dans le réservoir. Puis la surface de piston d’ouverture 26 reçoit du fluide sous pression par le branchement d’ouverture 16. Le branchement d’ouverture 16 est réalisé sous la forme d’un branchement radial vissé au-dessus du volume annulaire 17 dans la base 19 du boîtier auquel est vissé l’étrier 10 ; il passe par un chemin de fluide par la chambre d’ouverture 15, le canal de liaison 23, la chambre de ressort 7 jusqu’à l’installation de précontrainte 28 vissée sur le piston d’appui 18. Le fluide sous pression arrive par le canal de liaison 23 dans la chambre de ressort 7 et sollicite l’installation de précontrainte 28 si bien que la force d’ouverture ainsi produite est transmise par la surface de piston d’ouverture 26 au piston d’appui 18. Le piston d’appui 18 se déplace ainsi avec la tige de piston d’appui 4 dans le sens du retrait et entraîne le piston de serrage 12 avec la vis de précontrainte 33 reliée au logement de ressort Belleville 31 et par le vissage de l’installation de précontrainte 28 avec le piston d’appui 18 pour entraîner la tige de piston 2 et libérer l’objet 8 à serrer. La liaison par frottements de l’installation de fixation 30 et de la tige de piston d’appui 4 s’ouvre ainsi notamment grâce à la fourniture d’énergie à l’installation de fixation 30. En variante, l’écrou de vis se détache du fond de boîtier 35 au moins par une course de libération, active, d’importance appropriée.

Le fond de boîtier 35 est relié avantageusement au branchement de serrage 22 par une liaison fluidique de façon que la surface frontale de la tige de piston d’appui 4 qui vient dans le fond du boîtier 35 soit soumise à l’action du fluide sous pression. Ainsi, pour réaliser le serrage hydraulique, ce n’est pas seulement la surface annulaire hydraulique de serrage 20, mais la surface quasi complète du piston d’appui 18 soumise à l’action de l’agent de pression (fluide sous pression). De façon avantageuse, la surface frontale est suffisamment grande ou est agrandie par un segment d’extrémité de la tige de piston d’appui 4 avec un piston d’appui complémentaire, venant en saillie dans le fond de boîtier 35. On peut ainsi comprimer le segment intermédiaire de la tige du piston d’appui 4 entre la zone à fort frottement 32 et le piston d’appui 18 dès la réalisation du serrage.

La figure 2 montre un ordinogramme du procédé de l’invention. L’ordinogramme comporte une étape de mise en contact 40 par laquelle la tige de piston de serrage 2 recevant le fluide sous près- sion sur la surface hydraulique annulaire de serrage 20 met en contact la tige de piston d’appui 4 et l’objet à serrer 8 ; notamment la tige de piston de serrage 2 est mise dans sa position initiale de serrage.

Puis, il y a l’étape de coulissement 42 par laquelle la surface annulaire hydraulique de serrage 20 continue d’être soumise à l’action du fluide sous pression et coulisse la tige de piston de serrage 2 en position de serrage pour réaliser et/ou maintenir le serrage par le ressort de serrage 6 installé entre la tige de piston 2 et la tige de piston d’appui 4.

Ensuite, on a un segment de fixation 44 par lequel on fixe en position de serrage, la tige de piston d’appui 4 à l’aide de l’installation de fixation 30.

Puis, l’étape de détente 46 consiste à détendre le fluide sous pression appliqué contre la surface annulaire hydraulique de serrage 20.

En cas de déformation plastique de l’objet 8 à serrer à cause de la force de serrage qui lui est appliquée, on aura, d’une manière quasi automatique, une étape de compensation 48. Cette étape de compensation compense la déformation plastique de l’objet à serrer 8, par coulissement de la tige de piston de serrage 2 en direction de l’objet à serrer 8 à l’aide du ressort de serrage 6, mis en tension.

Pour libérer la tige de piston d’appui 4 pour un mouvement, notamment pour libérer le serrage, on effectue une étape de déverrouillage 50. On déverrouille l’installation de fixation 30 en lui fournissant de l’énergie.

Après l’étape de déverrouillage 50 qui libère le verrouillage on peut réaliser de nouveau le serrage et/ou le maintenir en ce qu’on applique de nouveau le procédé de l’invention.

Pour éviter un effet d’hystérésis du ressort de serrage 6 entaché de frottements, il est avantageux que le ressort de serrage 6 exécute directement avant la compensation de la déformation plastique de l’objet à serrer 8, un mouvement dans la même direction active. Pour cela, après l’étape de coulissement 42 et avant l’étape de compensation 48, il est prévu une étape pour éviter l’hystérésis selon laquelle après la mise en charge du ressort de serrage 6 on diminue l’application du fluide sous pression sur la surface annulaire hydraulique de serrage 20 par le branchement de serrage 22 pour quelque peu détendre le ressort de serrage 6.

La description ci-dessus concerne un vérin hydraulique de serrage réalisant et/ou maintenant un serrage. Le vérin hydraulique de serrage selon l’invention s’utilise par exemple pour serrer une liaison par frottements à l’aide d’un pipeline d’hydrocarbures au fond de la mer par une plateforme intermédiaire reliée à un poste de production flottant. Cela permet d’une manière économique et efficace de réaliser une liaison garantie et de la maintenir. La perte de la force de serrage à cause de la déformation plastique des objets à serrer est compensée par le ressort de serrage prévu entre les tiges de piston puisque la tige de piston d’appui est fixée à l’aide de l’installation de fixation dans sa position de serrage et que la tige de piston de serrage se coulisse par le ressort de force de serrage, tendu de sa position initiale de serrage dans une position de serrage. Ainsi, en principe, de façon avantageuse, à des endroits d’accès difficile qui ne sont pas alimentés en permanence avec de l’énergie et/ou un fluide sous pression, malgré l’alimentation non permanente de fluide hydraulique du vérin hydraulique de serrage, on pourra maintenir le serrage sous la forme d’une liaison serrée, garantie, efficace, économique pour les objets à serrer et maintenir cette situation.

Un autre avantage du vérin hydraulique de serrage selon l’invention est la bonne possibilité de calcul des pressions nécessaires ou des forces nécessaires au serrage. De plus, on utilise, dans une très large mesure, des pièces standard, ce qui correspond à un avantage économique supplémentaire. En outre, l’amélioration selon l’invention d’un vérin hydraulique de serrage a une influence purement mécanique sans influence négative concernant une fuite. L’invention a également pour objet un procédé de réalisation et/ou de maintien de serrage sans appliquer de fluide sous pression à la surface de piston de serrage d’une tige de piston d’un vérin hydraulique de serrage. Le procédé selon l’invention permet de réaliser et/ou de maintenir le serrage à des emplacements d’accès difficile mal- gré que l’alimentation en énergie et/ou en fluide sous pression de tels endroits ne soit pas permanente.

Partant d’un dispositif de piston dans une position de fin de course correspondant à la direction rentrant, pour laquelle il n’y a pas application de fluide sous pression ni application d’une quelconque autre énergie au vérin hydraulique de serrage, comme la tige de piston d’appui est tenue par l’installation de fixation, cela garantit néanmoins le serrage.

En fournissant de l’énergie on déverrouille l’installation de fixation et on permet à la tige de piston d’appui d’être libre de se déplacer. On positionne les objets à serrer entre l’étrier et la tige de piston de serrage. Le branchement de serrage fournit du fluide sous pression à la surface annulaire hydraulique de serrage du piston d’appui et la tige de piston d’appui ainsi que la tige de piston de serrage y compris le ressort de serrage installé entre elles seront déplacées axialement en position de sortie sans que le ressort de serrage ne soit comprimé.

Ce n’est qu’après que la tige de piston de serrage touche l’objet à serrer et que la surface annulaire hydraulique de serrage continue de recevoir du fluide sous pression, qu’une force de serrage sera appliquée à l’objet à serrer, que la tige de piston sera déplacée dans sa position de serrage et que le ressort de serrage sera tendu. L’installation de précontrainte se déplace vers le piston de serrage et la tête de la vis de serrage sera rabattue dans l’espace libre ou au volume libre pardessus la tête de la vis de précontrainte. Le fluide sous pression passe par la chambre de ressort et le canal de liaison dans la chambre d’ouverture et de là dans un puits de fluide de pression. Dès que l’installation de précontrainte s’applique contre l’épaulement de piston de serrage, notamment contre le logement des ressorts Belleville, le ressort de serrage ne continue plus d’être déformé. La montée en pression résultant d’une application répétée du fluide sous pression produit une plus grande force de serrage, transmise directement par la tige de piston de serrage à la tige de piston d’appui.

Dans ce cas, on peut appliquer une certaine surcharge produisant la déformation plastique de l’objet à serrer. Cette surcharge peut être maintenue pendant une durée de plusieurs minutes.

Pour éviter un effet d’hystérésis, on diminue l’application du fluide sous pression par le branchement de serrage pour écarter l’installation de précontrainte du piston de serrage et permettre au flux de la force de passer complètement par le ressort de serrage. On réalise ainsi une éventuelle compensation du « tassement » consécutif de l’objet à serrer sur la branche de détente de la caractéristique d’hystérésis du ressort de serrage. L’installation de fixation est coupée de l’alimentation et maintient ainsi la tige de piston d’appui dans sa position de serrage. L’application du fluide de pression par le branchement de serrage se termine, le fluide sous pression appliqué sur la surface annulaire hydraulique de serrage se détend dans le puits de fluide sous pression. L’éventuel « tassement » de l’objet à serrer sera compensé par la force de ressort précontraint sans que la force de serrage ne soit réduite.

NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Vérin hydraulique de serrage 2 Tige de piston de serrage 4 Tige de piston d’appui 6 Ressort de serrage / paquet de ressorts Belleville 7 Chambre de ressort 8 Objet à serer 10 Etrier 12 Piston de serrage 14 Surface annulaire 15 Chambre d’ouverture 16 Branchement d’ouverture 17 Chambre annulaire de la base du boîtier 18 Piston d’appui 19 Base du boîtier 20 Surface annulaire hydraulique de serrage 22 Branchement de serrage 23 Canal de liaison 24 Surface de piston de serrage 26 Surface de piston d’ouverture 28 Installation de précontrainte 29 Plaque de précontrainte 30 Installation de fixation 31 Support de ressort Belleville 32 Zone à forte friction 33 Vis de précontrainte 34 Volume annulaire de la tête de boîtier 35 Fond de boîtier 36 Tête de boîtier 37 Espace libre 38 Chambre de serrage 40 Etape de mise en contact 42 Etape de translation 44 Etape de fixation 46 Etape de détente 48 Etape de compensation 50 Etape de déverrouillage

Claims (15)

1. REVENDICATIONS 1°) Vérin de serrage hydraulique pour établir et/ou maintenir un serrage, dans lequel la tige de piston (2) du vérin hydraulique de serrage comporte un piston de serrage (12) ayant une surface de piston de serrage (24), le serrage étant maintenu par au moins un ressort de serrage (6) du vérin hydraulique de serrage, qui exerce une force de serrage sur la surface de piston de serrage (24), vérin caractérisé en ce qu’il comporte plusieurs tiges de piston (2, 4) entre lesquelles il y a chaque fois un ressort de serrage (6).
2. 2°) Vérin hydraulique de serrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tiges de piston (2, 4) sont installées pratiquement co-axialement les unes par rapport aux autres et elles sont mobiles dans la direction axiale par rapport au boîtier du vérin hydraulique de serrage.
3. 3°) Vérin hydraulique de serrage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l’une des tiges de piston (2, 4) est réalisée sous la forme d’une tige de piston de serrage (2) ayant un piston de serrage (12) et l’autre tige de piston (2, 4) est une tige de piston d’appui (4) muni d’un piston d’appui (18).
4. 4°) Vérin hydraulique de serrage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le piston de serrage (12) comporte une surface annulaire (14) et une surface de piston de serrage (24) et le piston d’appui (18) comporte une surface de piston d’ouverture (26) et une surface annulaire hydraulique de serrage (20), le ressort de serrage (6) étant installé entre la surface de piston de serrage (24) et la surface de piston d’ouverture (26).
5. 5°) Vérin hydraulique de serrage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la surface annulaire hydraulique de serrage (20) est sollicitée par le fluide sous pression pour mettre en contact la tige de piston de serrage (2) avec l’objet à serrer (8), et la tige de piston de serrage (2) est fixée par le contact avec l’objet à serrer (8) dans sa position initiale de serrage.
6. 6°) Vérin hydraulique de serrage selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la surface annulaire hydraulique de serrage (20) est sollicitée à partir de sa position initiale de serrage dans sa position de serrage par un agent de pression, pour continuer à déplacer la tige de piston de serrage (2), le ressort de serrage (6) étant tendu pour réaliser et/ou maintenir le serrage.
7. 7°) Vérin hydraulique de serrage selon l’une des revendications 3 à 6, caractérisé par une installation de fixation (30) pour fixer la tige de piston d’appui (4) dans sa position de serrage.
8. 8°) Vérin hydraulique de serrage selon la revendication 7, caractérisé en ce que le serrage est maintenu uniquement par la force de serrage exercée par le ressort de serrage (6).
9. 9°) Vérin hydraulique de serrage selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le ressort de serrage (6) est un ressort hélicoïdal ou un ressort Belleville et/ou une tige de piston de serrage (2) au moins élastique par segments.
10. 10°) Vérin hydraulique de serrage selon la revendication 9, caractérisé en ce que le ressort Belleville comporte un ou plusieurs paquets de ressorts qui sont à chaque fois associés en sens opposé.
11. 11°) Vérin hydraulique de serrage selon la revendication 7, caractérisé en ce que l’installation de fixation (30) est reliée à la tige de piston d’appui (4) par une liaison par frottements.
12. 12°) Vérin hydraulique de serrage selon la revendication 7 ou 11, caractérisé en ce que l’installation de fixation (30) est un écrou de broche entraîné par un moteur sur la tige de piston d’appui (4).
13. 13°)Procédé pour réaliser et/ou maintenir un serrage selon lequel une tige de piston (2) d’un vérin hydraulique de serrage comporte un piston de serrage (12) avec une surface de piston de serrage (24), et au moins un ressort de serrage (6), qui exerce une force de serrage sur la surface de piston de serrage (24) pour maintenir le serrage, procédé caractérisé en ce que on applique un agent de pression, sur la surface annulaire hydraulique de serrage (20) qui est prévue sur le piston d’appui (18) d’une tige de piston d’appui (4) du vérin hydraulique de serrage pour mettre en contact la tige de piston de serrage (2) avec l’objet (8) à serrer, et on continue d’appliquer de la pression sur la surface annulaire hydraulique de serrage (20) jusqu’au déplacement de la tige de piston de serrage (2) en position de serrage (pour réaliser) et/ou maintenir le serrage par la mise en tension du ressort de serrage (6) entre la tige de piston de serrage (2) et la tige de piston d’appui (4).
14. 14°) Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu’ il comporte les étapes suivantes : fixer la tige de piston d’appui (4) dans sa position de serrage par une installation de fixation (30) et détendre l’agent de pression appliqué contre la surface annulaire hydraulique de serrage (20) et déverrouiller l’installation de fixation (30) en appliquant de l’énergie pour libérer la tige de piston d’appui (4) pour le mouvement, notamment pour libérer le serrage.
15. 15°) Procédé selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce qu’ - on compense la déformation plastique de l’objet à serrer (8) en déplaçant la tige de piston de serrage (2) à partir de sa position initiale de serrage jusqu’en position de serrage par le ressort de serrage (6), mis en tension.