Brevet FR2465948A1 — publié le 19810327

La présente invention se rapporte à un dispositif amor- tisseur de pulsations. Dans les installations hydrauliques uti- lisant des pompes, en particulier des pompes du type à pis- ton, des pulsations sont engendrées, dont l'amplitude et la fréquence dépendent de la cylindrée, de la vitesse et du nom- bre de pistons de la pompe. Lorsque la fréquence et/ou l'am- plitude des pulsations sont élevées et que les pulsations résultantes peuvent se propager dans l'installation entière d'une manière incontrôlée, les chocs répétés sur les éléments de l'installation, tels que les raccords, les valves, les conduits, etc... peuvent provoquer des fuites et une rupture possible de lignes et autres endommagements des éléments de l'installation. Afin de réduire les endommagements résultant des pulsa- tions dans l'installation hydraulique, il est usuel d'inter- poser un dispositif amortisseur de pulsations de pression dans l'installation hydraulique. De tels dispositifs comportent usuellement un réservoir de pression divisé en deux chambres, une chambre remplie avec du gaz sous pression et l'autre chambre communiquant avec la ligne hydraulique. Lorsque les pressions ont une valeur prédéterminée supérieure à la pres- sion dans la chambre à gaz (par exemple à l'occasion d'une pulsation), le fluide hydraulique est admis à s'écouler dans la chambre hydraulique en comprimant davantaqe le gaz. L'éner- qie impartie au gaz après que la pression soit tombée dans l'installation hydraulique, est restituée au fluide hydrauli- que et il en résulte une condition de pression plus uniforme dans le fluide hydraulique à l'aval de l'amortisseur de pul- sations. Une construction d'amortisseur de pulsations est décrite dans le brevet américain N0 3 782 418 du ler Janvier 1974 au nom de Monsieur Abduz ZAHID. La présente invention a pour objet un dispositif amor- tisseur de pulsations destiné à être interposé dans la ligne de pression d'une installation hydraulique ou analogue. Un tel dispositif est apte à amortir efficacement des pulsations de haute fréquence ou amplitude avec un minimum de Derte par frottement au cours de la traversée de l'amortisseur. Suivant l'invention. un réservoir de pression divisé en deux chambres par un diaphragme expansible, est relié à un circuit hydraulique, de telle façon que le circuit hydrauli- que communique avec la chambre hydraulique du réservoir en réponse aux pressions au dessus d'une valeur prédéterminée. La chambre hydraulique du réservoir de pression est reliée à un raccord formant un conduit de dérivation, le dis- positif suivant l'invention étant caractérisé par un conduit de section transversale progressivement croissante adjacente à l'orifice d'entrée du conduit de dérivation, un déflecteur interposé ayant un orifice de parten-part en une position intermédiaire dans le conduit de dérivation, et une section transversale progressivement décroissante alors que le fluide se rapproche de la sortie-du dispositif, de telle sorte que la vitesse du fluide soit progressivement réduite alors qu'il entre dans le dispositif amortisseur et augmentée lorsqu'il quitte le dispositif. La présente invention vise un dispositif amortisseur de pulsations. L'invention vise en outre un dispositif amortisseur de pulsations comportant un réservoir de pression divisé en deux chambres par un diaphragme tel qu'une vessie en élasto- mère, une de ces chambres étant remplie avec du gaz sous pression et l'autre chambre étant reliée à un raccord ayant des orifices d'entrée et de sortie. La zone comprise entre les orifices d'entrée et de sortie et coïncidant avec l'orifice de liquide qui peut être fermé par une valve, est construite et agencée de telle façon qu'elle ait une section transver- sale progressivement croissante puis progressivement décrois- sante, de façon à ralentir la vitesse du fluide lorsque le fluide pénètre dans l'entrée et pour augmenter la vitesse du fluide lorsaue le fluide quitte l'extrémité de sortie du raccord. L'invention vise en outre un dispositif amortisseur de pulsations qui est susceptible, sans modification, d'amortir des pulsations dans une large gamme de fréquences et d'ampli- tudes. Une forme d'exécution de l'invention est ci-après décrite, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans les- quels: la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif amortisseur de pulsations suivant l'invention la figure 2 est une vue partielle, en coupe verticale suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une vue partielle, en coupe horizontale suivant la ligne 3-3 de la figure 2. Dans le mode de réalisation représenté, le dispositif amortisseur de pulsations comporte généralement un réser- voir de pression 10 fixé à une embase 11, cette embase 11 ayant un raccord d'entrée 12 adapté à être relié à la ligne de sortie d'une pompe hydraulique ou analogue, et un raccord de sortie 13 pour conduire le liquide ayant des pulsations amorties au reste de l'installation hydraulique. L'ensemble réservoir de pression 10 qui est connu en soi, peut comporter une chambre à gaz 14 et une chambre à liquide 15. Les chambres 14, 15 sont séparées par un ensemble vessie élastique en élastomère 16 ayant une bouche ouverte (non représentée) qui est engagée d'une manière étanche avec la paroi intérieure du réservoir de pression, de façon à di- viser celui-ci en chambres 14 et 15. Un ensemble valve de charge de gaz, connu en soi, peut être fixé à l'extrémité supérieure 18 du réservoir de pres- sion cet ensemble valve permettant à la chambre définie entre là vessie et l'extrémité supérieure du réservoir, d'être chargée avec un gaz sous une pression choisie. Le réservoir de pression 10, à son extrémité inférieure 19, comporte un orifice de liquide 20. L'orifice de liquide peut recevoir un ensemble bouchon 21 portant un ensemble valve 22. L'ensemble bouchon 21 comporte de préférence un siège de valve conique 23, incliné de façon à coïncider avec le côté conique 24 de la tête de valve 25. La tête de valve 25 est fixée à une tige de valve 26 ayant une configuration ex- terne cylindrique, la tige 26 étant guidée d'une manière coulissante dans une ouverture ou manchon 27 supporté par des bras diriqés radialement 28 d'une plaque de fond29 de l'en- semble bouchon 21. On notera que la tige de valve 26 est coulissante dans les deux sens dans l'ouverture 27 dans une direction verti- cale, c'est-à-dire suivant l'axe du réservoir de Pression, entre une position de limitation supérieure représentée à la figure 2, et une position de limitation inférieure dans laquelle la tête de valve est appliquée contre le siège conique 23. L'ensemble valve est poussé vers la position de limita- tion supérieure par un ressort hélicoïdal 30 entourant la tige 26, le ressort 30 ayant son extrémité supérieure 31 pous- sée contre la sous-face 32 de la tête de valve et son extré- mité inférieure 33 poussée contre la plaque 29. La partie de la tige de valve 26 disposée en dessous de la plaque ou étoile 29 peut comporter un mécanisme d'ab- sorption de chocs comportant une-rondelle d'arrêt 34 engagée sur une partie de diamètre réduit 35 de la tige et maintenue en engagement contre la sous-face de la plaque 29 par un res- sort 36. Le ressort 36 est poussé à son extrémité inférieure contre une rondelle de support 37. La rondelle 37 est mainte- nue en position par un écrou de réglaqe 38 monté sur une tige filetée 39 de la tige de valve. De préférence un collier de verrouillage 40, maintenu par une broche 41 est engagé contre la sous-face de l'écrou 38 pour empêcher son dévissage. L'ensemble bouchon 21 est monté en position dans l'ori- fice de liquide par un ensemble collier déformable, générale- ment désigné par 42, cet ensemble collier étant de préférence conforme à celui qui est décrit dans le brevet américain sus- visé N0 3 782 418. De ce fait, une description détaillée de l'ensemble collier n'a pas besoin d'être répétée ici. On no- tera seulement que l'ensemble collier comporte une paire fen- due de seqments arqués 43 liés à un anneau en caoutchouc 44, ce qui permet aux éléments arqués 43, dont chacun a une éten- due de 1800, d'être pliés autour d'une ligne médiane, d'être introduits dans l'orifice de liquide et de reprendre par effet élastique vers l'extérieur la position de montage repré- sentée. L'ensemble bouchon 21 comporte un épaulement annulaire dirigé vers le bas 45, dont le plus grand diamètre est plus petit que le diamètre de l'orifice de liquide, de telle sorte que cet ensemble bouchon puisse être introduit dans l'orifice de liquide, mais plus grand que le plus petit diamètre des segments arqués 43. Il apparaît ainsi que pour le montage, le bouchon peut être inséré à l'intérieur de la chambre 15 par l'orifice de liquide puis l'ensemble collier 42 peut être plié et introduit dans l'orifice de liquide et, lorsque l'en- semble bouchon est tiré vers le bas, une étanchéité est assu- rée entre le bouchon et le collier d'une part et entre le collier et l'orifice de liquide d'autre part. L'ensemble bouchon 21 comporte un col fileté descendant 46. L'embase de fixation 11 comporte un passage 47 ouvert vers le haut et fileté extérieurement, dans lequel le col fileté 46 de l'ensemble bouchon est vissé. Un écrou de verrouillage 48 est appliqué sur la partie filetée 46 et est serré pour relier l'ensemble bouchon 21 au réservoir de pression, après quoi l'ensemble bouchon complet et le réservoir de pression peuvent être vissés dans le passaqe fileté 47, pour fixer le réservoir de pression à l'embase 11. En vue d'assurer une étanchéité au fluide, le col 46 du bouchon peut comporter une gorge 49 recevant un joint torique 50 qui, en position de montage, porte contre la partie cylin- drique 51 de la partie de passage 47 de l'embase. L'embase 11 comporte au voisinage du raccord d'entrée 12 une chambre d'expansion 52 qui comporte un conduit d'entrée 53 dirigé vers le bas et s'évasant vers l'extérieur avec une section transversale progressivement croissante. A titre d' exemple non limitatif, la section transversale suivant le plan d'entrée 54 du conduit 53 est, de préférence, la moitié, ou moins, de la section transversale suivant le plan de sortie du conduit 53. Le dispositif comporte un conduit de sortie 56 ayant une extrémité d'entrée de qrande section transversale suivant le plan 57 et s'amenuisant vers une extrémité de sortie sui- vant le plan 58. Le conduit 56 est plus étroit à l'extrémité de sortie 58 qu'à l'extrémité d'entrée 57, lEssections d'en- trée et de sortie suivant les plans 57 et 58 étant de préfé- rence en raison inverse des sections d'entrée et de sortie suivant les plans 54, 55 respectivement. Autrement dit, la section transversale suivant le plan 57 est de préférence deux fois, ou davantage, la section transversale du passage 56 suivant le plan de sortie 58. Un déflecteur 59 est interposé dans l'embase 11 sensi- blement au milieu de celle-ci. Ce déflecteur comporte des pa- rois latérales inclinées vers le haut 60, 61 et une ouverture de part-enpart 62. La section transversale de l'ouverture 62 est de préférence la moitié, ou moins, de la section trans- versale des extrémités d'entrée et de sortie du conduit d'en- trée 52 et du conduit de sortie 56, suivant les plans 54 et 58, respectivement. Le fonctionnement du dispositif ressort de la descrip- tion précédente. En pratique, le raccord 12 de l'embase 11 est relié au refoulement d'une pompe d'un circuit hydraulique et le rac- cord 13 est relié à l'installation hydraulique à l'aval de l'amortisseur de pulsations. Du liquide sous pression pulsée est admis par le conduit 52 dans l'embase. La tête de valve est normalement poussée dans une position inférieure con- tre la force du ressort 33, du fait que la pression dans la chambre 14 est supérieure à la pression dans la chambre 15. Toutefois lorsqu'il se produit des pulsations d'une valeur suffisante pour que la pression dans la chambre 15 dépasse la pression dans la chambre 14, la valve 25 est soulevée sous l'effet des forces combinées de la pression dans l'installa- tion hydraulique et du ressort 30, et permet au liquide d' entrer dans la chambre 15, en comprimant le gaz dans la cham- bre 14 de la vessie. Lorsque la pression tombe dans le con- duit 52 à un point tel que la pression dans la chambre à qaz 14 soit suffisamment forte pour dépasser les pressions combi- nées du liquide et de la force du ressort 30, la valve est rappelée dans sa position appliquée contre le siège et 1' énergie emmagasinée dans le gaz comprimé est restituée au liquide sous pression. En raison desdimensions progessivement croissantes du passage d'entrée 52, la vitesse de liquide entrant dans le raccord d'entrée 12 décroît progressivement alors que le flui- de se rapproche du déflecteur 59. Des parties du fluide passent directement par l'ouverture de dérivation 62 du déflecteur vers le raccord de sortie 13. D'autres parties du fluide sont forcées vers le haut et assurent un soulèvement de la valve et un transfert d'énergie au gaz de la chambre 14. Une accélération progressive du fluide est réalisée dans le passage de sortie progressivement réduit 56 qui est le plus étroit suivant le plan de sortie 58. L'interaction du système d'accumulation d'énergie réa- lisé-par le gaz sous pression et les effets de décélération et d'accélération résultant de la forme du passage de l'em- base 11 ont un effet synergétique, assurant un amortisseur de pulsations amélioré, contrairement à des constructions d'amortisseurs analoques o la section transversale des con- duits d'entrée et de sortie est essentiellement constante sur toute la longueur. Le dispositif suivant l'invention est très efficace pour amortir les pulsations dans une large gamme d'anpitudes et de fréquences. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme d'exécution décrite et représentée mais embrasse toutes va- riantes dans le cadre des revendications. En particulier, il va de soi que le degré de conicité et de restriction des passages d'entrée et de sortie respectivement peut être modi- fié suivant les nécessistés spécifiques dans un circuit hy- draulique donné, de manière à ce que l'on adapte le dispositif aux conditions requises. De même, il va de soi que la forme des passages peut avoir un effet sur les performances de 1' installation. REVENDICATIONS 1) Dispositif amortisseur de pulsations pour une instal- lation hydraulique, comportant un réservoir de pression, une vessie élastique expansible disposée dans le réservoir et divisant celui-ci en deux chambres distinctes, un orifice de charge de gaz en communication avec une de ces chambres, un orifice de liquide en communication avec l'autre chambre, une embase de montage supportant ledit réservoir de pression, cette embase comportant un conduit s'étendant généralement d'une manière transversale par rapport à l'axe du réservoir et comportant des raccords d'entrée et de sortie, ladite em- base comportant un passage s'étendant à partir de l'orifice de liquide jusqu'audit conduit dans une direction généralement suivant l'axe du réservoir, un déflecteur disposé dans le con- duit dans une position de blocage transversal, ce déflecteur comportant une ouverture de dérivation dirigée sensiblement suivant l'axe dudit conduit, la section transversale de la- dite ouverture étant plus petite que la section transversale dudit conduit suivant lesdits raccords, la partie d'extrémité supérieure dudit raccord se terminant essentiellement avec l'entrée dudit passage, ledit conduit croissant progressive- ment en section transversale dans la direction allant des raccords vers le déflecteur, la section transversale dudit conduit d'une manière adjacente au déflecteur étant au moins deux fois la section transversale du conduit suivant les raccords d'entrée et de sortie. 2) Dispositif amortisseur de pulsations suivant la reven- dication 1, caractérisé en ce que les parties de conduit al- lant desdits raccords jusqu'au déflecteur sont inclinées dans une direction vers le bas généralement à partir dudit orifice de liquide. 3) Dispositif amortisseur de pulsations suivant la reven- dication 2, caractérisé en ce que les parois latérales dudit déflecteur sont inclinées vers le haut dans la direction de l'axe du réservoir de pression. 4) Dispositif amortisseur de pulsations suivant la reven- dication 3, caractérisé en ce que la section transversale du conduit adjacent au déflecteur est quatre fois ou davantage la section transversale du conduit suivant les raccords d'entrée et de sortie. ) Dispositif amortisseur de pulsations suivant la reven- dication 4, caractérisé en ce qu'il comporte une valve inter- posée dans l'orifice de liquide et adaptée à venir s'appliquer sur l'orifice de liquide en réponse aux pressions de la cham- bre à gaz qui sont supérieures aux pressions de la chambre à liquide d'une valeur prédéterminée, et de façon à isoler le- dit orifice de liquide dudit passage et pour ouvrir ledit orifice de liquide et faire communiquer ledit orifice et le- dit passage en réponse à des pressions dans ledit passage qui sont supérieures à la pression dans ladite chambre à gaz.