Brevet FR2270465A1 — publié le 19751205

L'invention concerne les accumulateurs oléopneumatiques dans lesquels l'énergie est accumulée sous la forme d'un gaz comprimé, généralement de l'azote, et transmise à l'aide d'un liquide, généralement de l'huile, et qui comportent un piston separant le gaz et le liquide. Lorsque le volume du gaz atteint une valeur minimale prédéterminée par suite de l'augmentation de la pression ou de fuites, un organe de l'appareil doit transmettre une information de signalisation ou de verrouillage. Cette disposition permet de vérifier si l'accumulateur peut délivrer l'énergie minimale garantie. Lors de la mise en parallèle d'accumulateurs, on peut aussi contrôler qu'aucun accumulateur n'a perdu son prégonflage et signaler l'accumulateur défaillant, en cas d'incident.Pour obtenir ce résultat, il est connu de contrôler la position du piston par une tige sortante fixée sur ce dernier ou par un dispositif magnétique fixé par le piston et transmettant l'information à travers l'enveloppe de l'accumulateur. Mais la tige sortante accroît sensiblement l'encombrement de l'accumulateur, et le dispositif magnétique assez complexe, ne permet pas de transmettre éventuellement une information hydraulique directement sans source électrique auxiliaire. De plus, ces deux dispositifs ne permettent pas de supprimer le montage d'une soupape de sûreté qui est nécessaire lorsque la pompe ne s'arrête pas. Selon l'invention, lorsque le volume du gaz atteint une valeur minimale prédéterminée, le piston de l'accumulateur commande mécaniquement une soupape de décharge qui transmet une information de signalisation et/ou de verrouillage. Simultanément, cette soupape de décharge peut remplacer la soupape de sûreté. L'invention a pour but un dispositif interne de contrôle pour accumulateur oléopneumatique capable dcen assurer le bon état de fonctionnement et la transmission de l'information sans intervention d'éléments extérieurs à l'accumulateur. La présente invention a pour objet un dispositif de contrôle pour accumulateur oléopneumatique d'installation hydraulique comportant un piston mobile séparant une chambre de gaz sous pression d'une chambre de liquide hydraulique comuniquant avec le circuit de l'installation hydraulique, caractérisé par le fait que la limitation du volume de la chambre de gaz engendrée par le déplacement du piston est obtenue par l'ouverture d'une soupape de décharge du liquide, ladite ouverture étant commandée par la position du piston. Selon une caractéristique un organe de liaison est disposé à l'intérieur de l'accumulateur entre le clapet de la soupape de décharge et le piston. Selon une autre caractéristique l'organe de liaison comporte une première extrémité assujettie à la soupape de sûreté et 'une deuxième extrémité munie d'une butée entrant en contact avec un épaulement du piston lorsque ce dernier a effectué un déplacement maximum compatible avec le volume de la chambre à gaz. Selon une autre caractéristique une chambre de récupération des fuites de liquide est reliée à l'extérieur de l'accumulateur par l'intermédiaire d'un organe coulissant sur le piston. Les caractéristiques et avantages du dispositif apparaîtront dans la description d'accumulateurs comportant un dispositif de contrôle selon l'invention donné à titre d'exemple et illustré dans les dessins. La figure 1 est une vue en coupe d'un accumulateur comportant un dispositif de contrôle selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe d'une variante d'accumulateurJ La figure 3 est une vue schématique d'installation hydraulique comportant un accumulateur avec dispositif de contrôle, Dans les figures on a désigné par 1 une virole d'un accumulateur oléopneumatique fermé à son extrémité supérieure par un fond 2 et à son extrémité inférieure un fond 5. A l'intérieur de l'accumulateur un piston 24 mobile le long de la virole 1 délimite une chambre supérieure 25 remplie de gaz et une chambre inférieure 26 remplie de liquide hydraulique. Le fond 2 est muni d'un joint 3 et maintenu par un collier 4. Pour le remplissage, un dispositif de gonflage prévu dans le fond 2 comporte une bille 8 maintenue sur son siège par le ressort 9, lequel s'appuie sur la pièce de fermeture 10. En service, l'étanchéité du dispositif de gonflage est assurée par le bouchon 11 et le joint 12. Le fond 5 est muni d'un joint 6 et maintenu sur la virole 1 par un collier 7. Sur le fond 5 est montée une soupape de décharge comprenant un clapet 13 maintenu sur son siège par la pression et une tige 14 destinée à la manoeuvre du clapet 13. L'extrémité de la tige 14 opposée au clapet comporte une butée 15. Le clapet 13 et la tige 14 ne sont pas solidaires en permanence, et, quand le clapet 13 repose sur son siège il existe un jeu 17 dans le dispositif permettant ltentraînement du clapet par la tige. Le fond 5 comprend deux conduits reliés à une installation telle que celle décrite dans la figure 3, un conduit 19 raccordé à l'appareil à maw manoeuvrer et au circuit de pompe et un conduit 20 correspondant à l'échappement de la soupape de décharge. Le piston 24 sépare le gaz contenu dans la chambre 25 du liquide de la chambre 26. L'étanchéité du piston est assurée par rapport à la chambre 25 par le joint 27 et, par rapport à la chambre 26s par le joint 28. Le piston 24 est surmonté par une enveloppe cylindrique 32, solidaire de ce piston et délimitant une chambre interne 31 débouchant vers la partie inférieure du piston sur un épaulement 50, puis à travers un alésage 51. Un joint 33 assure l'étanchéité entre le piston 24 et l'enveloppe 32. Dans la figure 1, l'accumulateur comporte une récupération des fuites qui peuvent apparaître sur les joints 27 et 28. A cet effet, une chambre de récupération 29, disposée autour du piston 24, est reliée par des conduits 30 à la chambre 31. Un guide cylindrique 16 concentrique à l'enveloppe 32 est disposé à l'intérieur de la chambre 31 et autour de la tige r4 et est fixé sur le fond 5.L'alésage 51 du piston peut coulisser sur le guide 16 et un joint 34 assure I'étancheité entre les chambres 26 et31. Le guide 16 comporte une chambre intérieure 22 qui débouche à travers le fond 5 par un conduit 21 à un organe de récupération non représenté ; un joint 23 assure l'étanchéité entre le fond 5 et le guide 16. D'autre part, en service normal, la butée 15 reposant sur l'extrémité supérieure du guide 16, un orifice 52 établit la communication entre les chambres 31 et 22. Les-fuites de liquide enregistrées dans la chambre 29 peuvent ainsi etre évacuées par le conduit 21 après passage successif dans les chambres 31 et 22. Un joint 18 assure l'étanchéité sur la tige 24 et entre la soupape de dEcharge 13 et la chambre 22. Dans le cas de la variante d'accumulateur représenté dans la figure 2, on ne procède pas à la récupération des fuites éventuelles des joints 27 et 28. On peut alors supprimer -le guide 16, les conduits 21 et 30 et les joints 18, 23 et 34. La chambre 31, qui est confondue avec la chambre 22, débouche directement dans la chambre 26. La figure 3, qui représente un exemple d'installation, explique le fonctionnement de la soupape de décharge et des organes de signalisation ou de verrouillage du dispositif de reconstitution de l'énergie dans un accumulateur 35. Ce dernier est relié par le conduit 19 à un pressostat 36 ainsi qu'à une pompe 37 entraînez par un moteur 38 ; la pompe 37 reliée au réservoir 39 par le filtre 40. Le conduit 20 de la soupape de décharge débite dans le réservoir 39 en traversant un dispositif 41 qur détecte la circulation du liquide dans le conduit 20. Sur le conduit 19, qui est relie à l'appareil à manoeuvrer 42, on peut éventuellement brancher un manomètre 43 prévu pour fournir une indication visuelle de la pression et une soupape de surêté 44 débitant dans la réservoir 39.L'installation électrique est alimentée par une source 45. Le pressostat 36 est relié à un relais 46 qui comporte un contact à action instantanée commandant l'interrupteur 47 du moteur 38, Le relais 46 comporte en outre un contact 48 retardé à la fermeture et connecté à un circuit de signalisation et de verrouillage 49. Avec un accumulateur dans lequel le gaz comprimé est de l'azote et le liquide de transmission de l'huile, le fonctionnement du dispositif est le suivant : pour une température ambiante donnée, la pression de l'azote de la chambre 25 est la pression normale de gonflage correspondant à cette température, la chambre 26 est sans pression d'huile et le piston 24 bute sur le fond 5, ainsi qu'il est représenté dans les figures 1 et 2. Lors de la mise sous tension en 45 de l'installation électrique, le contact du pressostat 36 est en position de fermeture, parce que la pression de l'huile est nulle ou très faible. Ce contact commande par l'intermédiaire du relais 46 la fermeture de l'interrupteur 47 et le démarrage du moteur 38 de la pompe 37. Lorsque la pression d'huile correspondant à l'ouverture du contact du pressostat 36 est atteinte, ce contact coupe l'alimentation du relais 46 et le contact instantané de ce dernier ouvre l'interrupteur 47 du moteur 38. Dans les conditions normales de fonctionnement, lorsque la pression a atteint la valeur prévue, la pompe est arrêtée, le contact du pressostat 36 est ouvert, le piston 24 de l'accumulateur 35 et l'enveloppe 32 sont en position "haute" représentée dans la figure 3 ; cette position est représentée en traits interrompus dans les figures 1 et 2. L'ouverture et la fermeture du contact du pressostat 36 sont réglées en fonction de la pression d'huile qui est déterminée par le volume d'huile qu'on veut emmagasiner dans l'accumulateur pour une température donnée. La temporisation du contact retardé à la fermeture 48 du relais 46 est réglée de telle sorte que le temps correspondant soit au moins égal à la tolérance supérieure du temps nécessaire au remplissage de l'accumulateur en service normal La course séparant la position du piston 24 de l'attaque de la butée 15 par ce dernier dépend des tolérances admises sur la pression de fonctionnement, du volume d'huile et de la température qui est fonction des conditions d'utilisation de l'installation0 La soupape de décharge intervient alors si la pompe ne s'arrête pas par suite d'un défaut de fonctionnement, soit du pressostat 36, soit du relais 46. Le piston 24 dépasse sa position normale et entre en contact avec la butée 15. Le jeu 17 du dispositif d'entraînement du clapet 13 par la tige 14 s'annule, le clapet 13 s'ouvre et huile fournie par la pompe 37 s'écoule dans le réservoir 39 par l'intermédiaire du conduit 20. La soupape de décharge intervient également si la pression de l'azote diminue, par exemple par suite d'une fuite, ce qui provoque une diminution de la pression d'huile. Lorsque cette dernière atteint la valeur correspondant à la fermeture du contact du pressostat 36, celui-ci commande la mise en route de la pompe 37 par l'intermédiaire du relais 46 et de l'interrupteur 47. Le piston 24 dépasse alors la position haute normale et entre en contact avec la butée 15, annule le jeu 17 et la montée de la tige 14 provoque l'ouverture du clapet 13. L'huile fournie par la pompe 37 s'écoule dans le réservoir 39. Dans ces deux cas, l'écoulement de l'huile limite le déplacement du piston 24 qui ne peut pas dépasser la position correspondant à l'ouverture de la soupape de décharge, car on a prévu pour cette dernière un débit possible supérieur à celui de la pompe. En outre, lorsque le temps normal de reconstitution du volume d'huile est dépassé, le contact 48 se ferme et transmet en 49 une information électrique de signalisation ou de verrouillage. De plus en utilisant le passage de l'huile dans le conduit 20, le détecteur 41 peut transmettre une information hydraulique de signalisation ou de verrouillage. Le clapet 13 remplace normalement la soupape de sûreté puisqu'il empêche un accroissement dangereux de la pression. Toutefois, si l'on escompte de très fortes élévations de la température ambiante, on peut installer une soupape de sûreté auxiliaire 44 pour éviter dans le circuit d'huile toute surpression due à une très forte élévation de la température ambiante. le dispositif selon l'invention présente un certain nombre d'avantages : En cas de fuite du gaz, le dispositif permet, pour une pression donnée, de fixer le volume minimal de gaz correspondant à la limite d'utilisation de l'installation. La soupape de décharge 13 peut remplacer la soupape de sûreté car elle limite l'accroissement de la pression du gaz même si la pompe ne s'arrête pas. La fuite commandée par la soupape de décharge peut permettre de transmettre une information par un dispositif purement hydraulique, tel que le détecteur 41, sans faire appel à une source électrique, contrairement à ce qui existe dans la disposition utilisant un contact de proximité. Selon lot le dispositif de la figure 1, la communication entre l'extérieur de l'enveloppe 32 et la chambre 29 de récupération des fuites da piston 24 s'effectue à l'aide d'un organe coulissant 16 situe entièrement à l'intérieur du volume de l'accumulateur, ce qui réduit 'L'encombrement par rapport au dispositif avec tige sortante. Avec ce dernier dispositif, le joint d'étanchéité 34 du piston sur l'organe 16 sur lequel il coulisse, est situé dans le liquide sur ses deux faces, ce qui réduit les fuîtes, contrairement à ce qui existe dans une disposition avec tige sortante. Bien que le dispositif qui vient d'être décrit paraisse le plus avantageux pour la mise en oeuvre de l'invention, on comprendra que diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre de l'invention, certains éléments pouvant être remplacés par d'autres susceptibles d'y assurer la même fonction technique ou une fonction technique équivalente. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de contrôle pour accumulateur oléopneumatique d'installation hydraulique comportant un piston (24) mobile séparant une chambre de gaz (25) sous pression d'une chambre de liquide hydraulique (26) communiquant avec le circuit de l'installation hydraulique, caractérisé par le fait que la limitation du volume minimum de la chambre de gaz (25) engendrée par un déplacement anormal du piston (24) est obtenue par l'ouverture du clapet (13) d'une soupape de décharge du liquide, ladite ouverture étant commandée par la position anormale du piston. 2/ Dispositif de contrôle selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la soupape de décharge comportant le clapet (13) est la soupape de sûreté de l'installation hydraulique. 3/ Dispositif de contrôle selon l'une des revendications 1 et-2, caractérisé par le fait que la décharge du liquide constitue un moyen de détection du fonctionnement anormal de l'accumulateur. 4/ Dispositif de contrôle selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le liquide de décharge agit sur un appareil de détection (41) sensible au passage du liquide. 5/ Dispositif de-contrôle selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'un organe (14) de liaison est disposé à l'intérieur de l'accumulateur et relie mécaniquement le clapet (13) de la soupape de décharge et le piston (24). 6/ Dispositif de contrôle selon la revendication 5, caractérisé par le fait que organe de liaison comporte une première extrémité assujettie à la soupape de sûreté et une deuxième extrémité munie d'une butée (15) entrant en contact avec un épaulement (50) du piston (24) lorsque ce dernier a effectué un déplacement maximum compatible avec le volume de la chambre à gaz (25). 7/ Dispositif de contrôle selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé par le fait que l'organe de liaison (14) est-relié avec un jeu (17) au clapet (13) de la soupape de décharge. 8/ Dispositif de contrôle selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'une chambre de récupération des fuites de liquide (29) est reliée à ltextérieur de l'accumulateur par l'intermédiaire d'un organe coulissant (16) sur le piston (24).