Brevet FR2140324A1 — publié le 19730119

L'invention est relative à un procédé dé pour la production de pressions hydrauliques élevées et aux instal- lations pour la mise en oeuvre de ce procédé. On emploie les presses à forger hydrauliques de grande puissance, principalement dans la construction aéronautique ,pour la fabrication de pièces d'avion exécutées dans des métaux légers et leurs alliages. La force maximum n'est nécessaire que sur une course de travail relativement courte, de sorte que, pour abaisser le codt d'achat, les presses sont conçues pour une pression de service qui est produite par un multiplicateur de pression. La partie primaire de celui-ci est chargée avec le liquide sous pression provenant d;un accumulateur haute pression, pour une pression de service de 200 à 300 bars, et est actionnée par coimnande manuelle, tandis que la partie secondaire est raccordée au cylindre de travail de la presse et produit dans celui-ci la pression de service maximum de 500 bars et plus. On procède en fait de façon que pendant la course descendante à vide de la presse,le cylindre de travail soit préchargé avec un liquide sous basse pression provenant, par exemple, d'une boche surélevée ou d'un réservoir à air, à la suite de quoi- il ae produit une course d'approche avec le liquide sous pression provenant de l'accumulateur hauté pression, et, si une pression plus élevée encore est nécessaire, on peut faire passer le liquide sous pression de l'accumulateur haute pres- sion dans la partie primaire du multiplicateur de pression et porter la pression à la valeur maximum par multiplication. Le piston du multiplicateur de pression accomplit, à cet effet, un long parcours par rapport à la course de la presse, et cela relativement lentement. les presses hydrauliques connues ne conviennent donc pas là où il s'agit de réaliser de longs parcours de piston à grande vitesse et à la pression maximum. Cette exigence se présente dans le travail du titane ou de certains mé- taux lourds,qui doivent être formés à une vitesse tslevée,sur très long parcours,dans le matriçage. Objet de l'invention est de créer un procédé et une installation permettant de résoudre ce problème Â cet effet, l'invention concerne un procédé pour la production de pressions hydrauliques élevées sur des pistons mus rapidement à l'aide de multiplicateurs de pression, procédé caractérisé en ce que la partie primaire du multiplicateur de pression principal est alimentée par du gaz provenant d'une installation d'accumulation hydraulique haute pression. le gaz peut être amené à une très grande vitesse par une conduite ayant une section relativement étroite. Si l'on voulait faire passer des quantités correspondantes de liquide sous haute pression dans le multiplicateur de pression, il faudrait multiplier la section de la conduite, ce qui serait d'au- tant plus nécessaire que la conduite haute pression est générale ment incomparablement plus longue, entre la centrale, où l'accumula- teur haute pression est monté, et la presse que le raccordement entre la presse et le multiplicateur de pression monté dans son voisinage immédiat. On sait, de plus, qu'il se produit dans une installation haute pression des à-coups de pression dus à l'accélération de la masse liquide dans toute la conduite d'ame- née au multiplicateur de pression, au commencement de la course de travail à la pression maximum, ainsi qu'au freinage à la fin de cette course, et qu'il doit être tenu compte de ces à-coups dans le dimensionnement de tous les organes haute pression en cause. Les à-coups de pression de cette nature ne se produisent pas dans le procédé suivant l'invention utilisant un gaz pour la transmission de l'énergie. On pourrait aussi fournir la quantité de liquide sous pression maximum, nécessaire pour une grande vitesse de travail, au moyen de pompes très haute pression particu lièvres, mais cette solution exigerait des dépenses nettement plus élevées que pour un multiplicateur de pression alimenté par un accumulateur haute pression. S'il existe plusieurs presses, rien ne s'oppose à ce que les multiplicateurs de pression soient raccordés à la mQme enceinte de gaz de l'accumulateur haute pression. Par ailleurs, on peut aussi disposer plusieurs multiplica- teurs de pression fournissant simultanément ou successivement le liquide sous pression maximum à la meme presse. Le problème qui consiste à former à la presse le titane, et autres métaux lourds difficilement déformables, avec une grande vitesse, une très longue course et une pression très élevée, est donc résolu par l'invention d'une manière extrêmement simple et au moindre coQt. Selon une autre caractéristique de l'invention, le problème du retour du piston dans le multiplica- teur de pression est résolu de la façon la plus haureuse par un se- cond multiplicateur de pression plus petit, qui sera désigné dans ce qui suit sous le nom de multiplicateur de pression de retour, par opposition au multiplicateur de pression décrit jusqu'ici. Ce multiplicateur de pression de retour est alimenté de même dans la partie primaire par 1'accumula teur haute pression, plus précisément à partir de son enceinJe ae liquide. Dans sa partie secondaire, est produite une pression un peu plus élevée que dans la partie secondaire du multiplicateur de pression principal et ,de ce fait, le piston du multiplicateur de presse sion principal se déplace dans le sens de la position de départ. Par une série de courses du multiplicateur de pression de retour, le piston du multiplicateur de pression principal retourne graduelle ment à la position de départ. La préparation du cycle suivant lais- se pour cela suffisamment de temps. Dans d'anciens modes de construction des presses, on utilisait, ainsi qu'on le sait, des appareils mo teurs, dont le côté primaire était alimenté avec de la vapeur ou de l'air comprimé qui provenait du réseau d'air comprimé de l'usine. Des. rapports de multiplication de 1 à 30 et plus étaient nécessaire res. Devant le peu d'économie de la marche à la vapeur ou à l'air comprimé, on est passé depuis longtemps à des systèmes hydrauliques purs. L'invention recourt à un nouveau procédé,travaillant avec de l'air comprimé sous très haute pression provenant de l'accumulateur hydraulique, pour exécuter un travail par coups à très haute pression et longue course de presse, et être ainsi en mesure de forger le titane et métaux analogues à haute résistance à ladéormatior. râce à des vitesses de formage élevées pendant le matriçage. L'invention sera mieux compo se gracie à la description ci-après et au dessin annexé représentant un exemple non limitatif de réalisation de l'invention, sous la forme d'un schéma de l'installation pour l'application du procédé. Dans l'installation représentée, la pompe haute pression 1 contient de l'eau, de l'huile ou un autre liquide provenant de la boche surélevée 3 par l'intermédiaire de la conduite 2. Par l'inter médiaire de la conduite 7, cette pompe pompe le liquide à une pression élevée dans le réservoir de l'accu- mulateur 4, pourvu d'un régulateur mini-maxi quelconque. Les réser- voirs 5, 6 forment les enceintes de gaz de l'installation d'accumulation et se trouvent,comme le réservoir 4,sous une pression élevée, de 300 bars par exemple. Les enceintes de gaz sont en comma nication avec le cylindre primaire 10 du multiplicateur de pression principal il par l'intermédiaire de la conduite 8. Le pistontiré fait saillie avec sa partie primaire 13 dans le cylindre primaire 10,et avec sa partie secondaire 14 dans le cylindre secondaire 12e Celui-ci est en communication, par l'intermédiaire des conduites 15 et 18 et la soupape 16 actionnée par le poussoir 17,avec le cylindre de travail 19 d'une presse à matricer. Dans le cylindre 19 se trouve le piston de travail 20. Le cycle de travail de la presse est le suivant Lors de la course descendante,tout d'abord à vide,du piston 20, le cylindre 19 se remplit de liquida sous basse pression provenant du réservoir à air 38 par l'intermé- diaire des conduites 21 et 18 et de la soupape d 'alimentation 24. A l'achèvement de la course à vide et de la fermeture de la soupa- pe d'alimentation 24, le liquide sous pression provenant de l'accumulateur 4 est fourni au cylindre de travail 19 par l'intermédiaire de la soupape de manoeuvre 23 et des conduites 7, 26 et 18. il y a pressage préalable. le pressage préalable étant achévé, la soupape 16 est ouverte à l'aide du poussoir 17 et la pression très élevée, de 700 à 800bars par exemple, provenant du cylindre secondaire 12 du multiplicateur de pression principal 11 ,est amenée dans le cylindre de travail 19. le liquide sous très haute pression peut s'écouler à travers la conduite 15, 18,courte,à grosse section, en quantité suffisante correspondant à la vitesse de travail élevée exigée. Le gaz comprimé,servant à la production de la pression ma ximum et provenant de l'accumulateur 4 à 6,peut s'écouler assez rapidement (par exemple à 50 m/s ou plus) même avec la section relativement faible de la conduite 8.Le piston de travail de la presse peut ainsi se déplacer,à une vitesse élevée,à la pression maximum. Après l'achèvement du pressage, la soupape de manoeuvre 22 s'ouvre, ce qui a pour conséquence que le cylindre 19 se détend vers le réservoir à air 38 par l'intermé diaire des conduites 18, 21. Finalement, la course de retour du piston 20 se produit dans le dispositif de retour non représenté de la presse,et le liquide de travail est chassé,après l'ouverture de la soupape d'alimentation 24,à l'aide du poussoir 25,dans le réservoir à air 38 par l'intermédiaire des conduites 18, 21. le multiplicateur de pression de retour 30 sert au retour du piston du multiplicateur principal 11 en agissant à la manière d'une pompe. Son piston retiré fait sail- lie avec sa partie primaire 33 dans le cylindre primaire 31, et avec sa partie secondaire 34 dans le cylindre secondaire 32.Lors de l'ouverture de la soupape de manoeuvre 28, le liquide sous pression, provenant de l'accumulateur haute pression 4 à 67s'écoule par l'in termédiaire des conduites 7, 26 et 27 dans le cylindre primaire 31, et pousse le piston vers l'avant, qui force par pression de son ca- té le liquide sous très haute pression hors du cylindre secondaire 32 à travers la soupape de détente 35 par l'intermédiaire de la conduite 39 dans le cylindre secondaire 12 du multiplicateur de pression principal 11. le piston 13, 14 du multiplicateur de pres sion principal Il est ainsizenvoyé vers l'arrière d'un seul bloc. Après l'achèvement de la course du piston 33, 34 du multiplicateur de pression de retour 30, la soupape de manoeuvre 28 se ferme et la soupape de manoeuvre 29 s'ouvre. Le cylindre primaire 31 est ainsi mis en communication avec la boche surélevée 3. le liquide provenant du réservoir à air 38 sous une pression par exemple de 5 bars s'écoule par l'intermédiaire de la conduite 37 et de la sou pape d'admission 36 qui s'ouvre dans le cylindre secondaire 32 et pousse le piston 34, 33, qui chasse de son côté avec la partie pri maire 33 le liquide provenant du cylindre primaire 31 par l'inter médiaire des conduites 27, 2a et 2 dans la b8che surélevée 3. le mouvement de va-et-vient du piston 33, 34 est répété jusqu'à ce que le piston 13, 14 ait atteint sa position de départ pour la course de travail suivante de la presse. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et repré senté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans sortir pour cela du cadre de l'inven tison. REVENDICATIONS 10) Procédé pour la production de pressions hydrauliques élevées sur des pistons mus rapidement à l'aide de multiplicateurs de pression, procédé caractérisé en ce que la partie primaire du multiplicateur de pression principal est alimentée par du gaz provenant d'une installation d'accumulation hydraulique haute pression. 20) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que, pendant le fonctionnement, la partie primaire du multiplicateur de pression principal est maintenue constamment sous la pression de l'enceinte de gaz de l'installation d'accumulation hydraulique haute pression. 30) Inatailation avec accumulateur haute pression et multiplicateur de pression principal pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, installation caractérisée en ce que la partie primaire du multiplicateur de pression principal est raccordée à l'enceinte de gaz de l'accumulateur haute pression. 40) Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le rapport de multiplication de la pression de gaz à la pression de liquide dans le multiplicateur de pression principal se situe dans la plage de 1/1 à 1/5. 50) Installation selon la revendi- cation 3, caractérisée en ce qu'elle comporte, pour la course de retour du multiplicateur de pression principal, un second multiplicateur de pression, dans lequel, lors de son mouvement d'aller, le côté primaire est alimenté à partir de l'enceinte de liquide de 11 accumulateur haute pression, tandis que le côté secondaire est raccordé au côté secondaire du multiplicateur de pression principal, et, lors de son mouvement de retour, le côté secondaire est alimenté té par exemple à partir d'un réservoir à air, tandis que le côté primaire est raccordé à une boche surélevée.