FR2522082A1

FR2522082A1 - Piston barrels of polyurethane with external metal sleeve - to combine high strength and internal corrosion resistance with minimal bore machining costs

Info

Publication number: FR2522082A1
Application number: FR8302882A
Authority: FR
Inventors: Kurt Stoll
Original assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Current assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Priority date: 1982-02-20
Filing date: 1983-02-14
Publication date: 1983-08-26
Also published as: JPS58160604A; FR2522082B1

Abstract

A piston barrel is made as a tubular plastic profile surrounded by a close fitting relatively thin walled metal tube. Applicable to hydraulic or pneumatic pistons. Combines the strength of the metal component with the chemical resistance and low friction of the plastic material together with the absence or minimal amount of machining necessary to produce a smooth bore in the plastic component. The tube ends are clamped between common end plates. Pref. the ratio of thickness of the plastic and the metal walls is about 10:1. For small barrels, where the external dia. of the plastic body is less than about 200 mm, the metal wall may be made from drawn tubing: for larger barrels the metal wall may be a sleeve made by bonding sheet to form a tube with a longitudinal welded seam. Pref. the internal wall is of poly-urethane. The metal sleeve reduces the wall thickness and resin quantity necessary for a given strength, esp. for the larger barrel sizes.

Description

La présente invention concerne un vérin pneumatique ou hydraulique, constitué par un corps cylindrique creux, fermé aux deux extrémités par des parois en bout, fonds ou couvercles, et par un piston coulissant avec une bonne étanchéité dans ce corps cylindrique. The present invention relates to a pneumatic or hydraulic cylinder, constituted by a hollow cylindrical body, closed at both ends by end walls, bottoms or covers, and by a sliding piston with good sealing in this cylindrical body.

Dans les vérins connus de ce type, le cylindre peut être soit en métal, soit en matière plastique. L'avantage du cylindre métallique réside dans sa résistance aux chocs et dans le coût réduit de sa fabrication, lorsque son diamètre intérieur est faible. Il est cependant notoire que la part que représentent les frais d'usinage de la face interne d'un tel cylindre dans le coût total de fabrication augmente avec son diamètre intérieur. Ceci est lié directement aux exigences posées à la face interne des cylindres de vérins en ce qui concerne sa finition, cette face devant être aussi lisse et exempte de rugosités que possible pour réduire à un minimum le frottement entre le cylindre et le piston. In known cylinders of this type, the cylinder can be either of metal or of plastic. The advantage of the metal cylinder lies in its impact resistance and in the reduced cost of its manufacture, when its internal diameter is small. However, it is well known that the share represented by the costs of machining the internal face of such a cylinder in the total manufacturing cost increases with its internal diameter. This is directly linked to the requirements placed on the internal face of the cylinder cylinders with regard to its finish, this face having to be as smooth and free of roughness as possible in order to reduce to a minimum the friction between the cylinder and the piston.

Les cylindres de vérins en matière plastique offrent comme avantages leur coût d'usinage réduit (la face interne n'a pas à être rectifiée), leurs bonnes propriétés de glissement et le fait que la matière plastique ne rouille pas. Par contre, la résistance aux chocs des cylindres en matière plastique est jugée inférieure à celle des cylindres métalliques. Plastic cylinder cylinders offer the advantages of their reduced machining cost (the internal face does not have to be ground), their good sliding properties and the fact that the plastic does not rust. On the other hand, the impact resistance of plastic cylinders is considered to be lower than that of metal cylinders.

L'invention a donc pour objet de réaliser un vérin du 8me type, pais qui combine les avantages des cylindres métalliques et ceux des cylindres en matière plastique sans présenter leurs inconvénients. The object of the invention is therefore to produce a cylinder of the 8th type, thick, which combines the advantages of metal cylinders and those of plastic cylinders without having their drawbacks.

A cet effet, dans le vérin selon l'invention, le corps cylindrique creux est formé de deux éléments cylindriques concentriques, l'élément intérieur étant fait de matière plastique et l'élément extérieur étant fait d'un matériau métallique, et l'élément extérieur entoure 1 'é- lément intérieur sans jeu. For this purpose, in the jack according to the invention, the hollow cylindrical body is formed of two concentric cylindrical elements, the inner element being made of plastic and the outer element being made of a metallic material, and the element outside surrounds the inside element without play.

On obtient ainsi un vérin qui présente les avantages suivants: coût de fabrication réduit par le fait que la face interne du cylindre n'a pas à être rectifiée, résistance aux chocs élevée, pas de rouille, bonnes propriétés de glissement, protection contre les contacts accidentels. A cylinder is thus obtained which has the following advantages: reduced manufacturing cost due to the fact that the internal face of the cylinder does not have to be ground, high impact resistance, no rust, good sliding properties, protection against contact accidental.

Dans les vérins connus dont le cylindre est en matiAre plastique, la paroi de celui-ci a une épaisseur de quelques xillimètres, par exemple de 6 à 10 mx. Une protection suffisante de ces vérins en matière plastique peut être obtenue avec un cylindre extérieur dont l'épaisseur de paroi est considérablement inférieure à celle du cylindre intérieur, égale par exemple à un dixième de cette dernière.On peut voir que la résistance aux chocs désirée est déjà fournie par un cylindre métallique dont l'épaisseur de paroi est égale à quelques dixièmes de milli hêtre seulement, par exemple 0,5 ana. On peut utiliser à cet effet une tôle d'acier roulée, dont les bords longitudinaux sont assemblés par soudage. Mais le cylindre métallique peut aussi être obtenu par tronçonnage d'un profilé creux fabriqué par étirage. In known cylinders whose cylinder is made of plastic, the wall thereof has a thickness of a few xillimeters, for example from 6 to 10 mx. Sufficient protection for these plastic cylinders can be obtained with an external cylinder whose wall thickness is considerably less than that of the internal cylinder, for example equal to one tenth of the latter. It can be seen that the desired impact resistance is already supplied by a metal cylinder whose wall thickness is equal to only a few tenths of a milli beech, for example 0.5 ana. A rolled steel sheet can be used for this purpose, the longitudinal edges of which are assembled by welding. However, the metal cylinder can also be obtained by cutting a hollow profile produced by stretching.

Le cylindre intérieur en ratière plastique peut être fait d'une des résines synthétiques connues déjà utilisées a cet effet, par exemple un polyuréthane. The inner cylinder in plastic dobby can be made of one of the known synthetic resins already used for this purpose, for example a polyurethane.

Lors de la fabrication dn vérin selon l'invention, l'élément cylindrique en matière plastique est généralesent enfoncé dans celui qui est en métal. Lorsque les deux éléments ont la même longueur axiale, on peut en même temps faire en sorte d'éviter un déplacement axial de 1' élément extérieur métallique sur l'élément intérieur. Pour les éléments du cylindre qui ont un diamètre extérieur re nativement grand, il s'est révélé avantageux d'habiller 1' élément intérieur avec une tôle métallique qui est ensuite soudée.On peut donc voir qu'aucune limite supérieure ou restriction d'ordre dimensionnel n'est imposée à l'habil- lage du cylindre intérieur de matière plastique et donc à la fabrication du vérin selon l'invention. During the manufacture of a jack according to the invention, the cylindrical plastic element is generally pressed into that which is made of metal. When the two elements have the same axial length, one can at the same time make sure to avoid an axial displacement of one metallic exterior element on the interior element. For cylinder elements which have a relatively large external diameter, it has proved advantageous to coat the internal element with a metal sheet which is then welded. It can therefore be seen that no upper limit or order restriction dimensional is not imposed on the lining of the inner cylinder of plastic material and therefore on the manufacture of the jack according to the invention.

De toute façon, l'invention sera bien comprise à 1' aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce vérin:
Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale fortement schématisée d'un vérin selon l'invention;
Fig. 2 est une vue en coupe suivant II-II de fig. 1.In any case, the invention will be clearly understood with the aid of the description which follows, with reference to the appended schematic drawing, representing, by way of nonlimiting example, an embodiment of this jack:
Fig. 1 is a highly diagrammatic longitudinal section view of a jack according to the invention;
Fig. 2 is a sectional view along II-II of FIG. 1.

Le vérin selon l'invention représenté aux figures 1 et 2 peut être pneumatique ou hydraulique et il est constitué essentiellement par un corps cylindrique creux dési gné par la référence générale 1, fermé à chaque extrémité par une paroi en bout, respectivement 2 et 2, et dans lequel coulisse un piston 4 monté à l'extrémité d'une tige Un ut joint annulaire 6 assure l'étanchéité entre le pis- ton 4 et la face interne du cylindre 1. Celui-ci est 'for- mé de deux éléments cylindriques concentriques 8, 9. L'élément intérieur 9 est en matière plastique, tandis que 1' élément extérieur 8 est fait d'un matériau métallique.Le diamètre intérieur de l'élément métallique 8 est très l;- gercement supérieur au diamètre extérieur de l'élément de matière plastique 9, de sorte que l'élément extérieur ss entoure sans Jeu l'élément intérieur 9. La longueur axiale de l'élément extérieur 8 est à peu près égale à la distance entre les deux parois en bout 2, 2 On évite ainsi un déplacement axial indésirable de l'élément extérieur 8 sur l'élément intérieur 9. Le choix de l'épaisseur de paroi de l'élément intérieur 9 est basé essentiellement sur les conditions de travail, donc sur la pression qui doit être exercée sur le piston 4. La paroi de l'élément intérieur de matière plastique 9 a une épaisseur généralement comprise entre 5 et 15 -. On peut choisir pour la paroi de l'élément extérieur métallique 8 une épaisseur beaucoup plus faible et la résistance aux chocs désirée est déjà obtenue lorsque cette épaisseur est égale à 1/10, par exemple, de celle de la paroi de l'élément intérieur 9 de matière plastique. Lorsque le diamètre extérieur de ltélé- ment de matière plastique 9 est relativement faible, compris par exemple entre 150 et 200 mm, environ, l'élément extérieur métallique 8 peut être fait d'une longueur de tube coupée à l'avance, par exemple d'un tronçon de profilé creux obtenu par étirage. Lorsque le diamètre extérieur de l'élément intérieur 9 est supérieur à 200 mm, il est préférable que l'élément extérieur 8 soit formé d'une tôle d'acier roulée et soudée dans le sens de sa longueur. The jack according to the invention represented in FIGS. 1 and 2 can be pneumatic or hydraulic and it essentially consists of a hollow cylindrical body designated by the general reference 1, closed at each end by an end wall, respectively 2 and 2, and in which slides a piston 4 mounted at the end of a rod. An annular seal 6 provides sealing between the piston 4 and the internal face of the cylinder 1. The latter is made up of two elements. concentric cylindrical 8, 9. The inner element 9 is made of plastic, while the outer element 8 is made of a metallic material. The inner diameter of the metallic element 8 is very small; of the plastic element 9, so that the external element ss surrounds the internal element 9 without play. The axial length of the external element 8 is approximately equal to the distance between the two end walls 2 , 2 This avoids unwanted axial displacement the outer element 8 on the inner element 9. The choice of the wall thickness of the inner element 9 is based essentially on the working conditions, therefore on the pressure which must be exerted on the piston 4. The wall of the internal plastic element 9 has a thickness generally between 5 and 15 -. One can choose for the wall of the metallic exterior element 8 a much smaller thickness and the desired impact resistance is already obtained when this thickness is equal to 1/10, for example, that of the wall of the interior element 9 of plastic. When the outside diameter of the plastic element 9 is relatively small, for example between 150 and 200 mm, approximately, the metal external element 8 can be made of a length of tube cut in advance, for example of a section of hollow profile obtained by stretching. When the external diameter of the internal element 9 is greater than 200 mm, it is preferable for the external element 8 to be formed from a sheet of steel rolled and welded lengthwise.

On obtient ainsi un vérin qui satisfait toutes les exigences posées aux vérins de ce type: résistance aux chocs élevée, bonnes propriétés de glissement, face interne qui ne rouille pas et ce, sans que les frais de fabrication et d'usinage soient sensiblement augmentés, car les tubes d'acier ou de laiton coûteux, dont l'usinage revient en outre beaucoup plus cher que celui des matières plastiques, sont replacés par des tubes en résine synthétique, la résistance aux chocs nécessaire étant assurée par une tôle d'acier peu coûteuse. A cylinder is thus obtained which satisfies all the requirements for cylinders of this type: high impact resistance, good sliding properties, internal face which does not rust and this, without the manufacturing and machining costs being appreciably increased, because the expensive steel or brass tubes, the machining of which is also much more expensive than that of plastics, are replaced by synthetic resin tubes, the necessary impact resistance being provided by a sheet of steel expensive.

Claims

- CLAIMS

1. - Pneumatic or hydraulic cylinder, constituted by a hollow cylindrical body, closed at both ends by end walls, bottoms or covers, and by a sliding piston with good sealing in this cylindrical body, characterized in that the cylindrical body hollow (1) is formed by two concentric cylindrical elements (8, 9), the internal element being made of plastic and the external element (8) being made of a metallic material, and in that the external element ( 8) surrounds the interior element (9) without play

2. A cylinder according to claim i, characterized in that the wall thickness of the external element (8) is considerably smaller than that of the internal element (9) and in that the ratio between the respective thicknesses of the walls of these two elements is 1/10.

3. - Cylinder according to claim 1 or claim 2, characterized in that the outer element (8) is a section of hollow section obtained by drawing.

4. A cylinder according to claim ~ 1 or claim 2, characterized in that the outer element (8) is made of a rolled steel sheet, the longitudinal edges of which are assembled, for example by welding.

5. A cylinder according to claim 1, characterized in that the internal element (9) is made of a plastic material commonly available on the market, for example a polyurethane

6. A cylinder according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the external element (8) is clamped between the end walls (2,3).