Brevet FR2478780A1 — publié le 19810925

24t"73O La présente invention concerne un frein hydraulique pour les chocs survenant dans les systèmes de conduites tu- bulaires, comprenant un cylindre de pression, rempli d'un liquide sous pression, dans lequel peut coulisser un piston dont la tige est guidée axialement de façon coulissante dans une face frontale du cylindre de pression, l'extrémité libre de la tige et l'autre face frontale du cylindre étant fixées à la conduite tubulaire à amortir ou respectivement à un point d'appui fixe, les chambres du cylindre de part et d'autre du piston communiquant entre elles par des alésages d'étranglement pratiqués dans les parois frontales du piston, ces alésages d'étranglement pouvant être obturés par des organes formant soupape mobiles axialement et assujettis à l'action d'un ressort. Un frein de ce genre est connu par la demande de brevet allemand OS 27 21 890. Dans les alésages d'étrangle- ment, sont vissées des cartouches renfermant des obturateurs sphériques maintenus en position ouverte par ressort. Dans les conditions normales ce système fonctionne de façon satisfaisante. Cependant, on ne peut régler la résistance hydrodynamique du frein qu'en dévissant du piston les cartouches avec les billes de soupape et en les rempla- çant par des cartouches calibrées différemment. D'autre part, dans un certain nombre de cas, il serait utile d'avoir une vitesse de réponse du frein encore plus élevée. Le but de l'invention est de remédier à ces incon- vénients en perfectionnant cette soupape en ce qui concerne les alésages d'étranglement afin de simplifier le réglage de la résistance hydrodynamique et d'élever en outre la vi- tesse de réponse du frein. De plus, la soupape selon l'in- vention doit se distinguer par une résistance particulière- ment faible au mouvement quand le piston accomplit les glis- sements normaux provoqués par la dilatation thermique du sys- tème de conduites tubulaires. Selon l'invention, le frein est caractérisé en ce que les organes formant soupape comprennent à chaque face fron- tale du piston une rondelle commune, en ce que les alésages d'étranglement sont pratiqués dans la paroi frontale corres- pondante du piston en prolongement axial de la rondelle, et en ce qu'en position de fermeture la rondelle recouvre de tous côtés les alésages. Ainsi, on peut régler la résistance hydrodynamique du frein par simple variation de l'écartement entre la ron- delle et la face frontale du piston. Un autre avantage ré- side en ce qu'une seule et même rondelle peut agir sur un certain nombre d'alésages d'étranglement, de sorte que de très nombreuses voies d'écoulement peuvent s'offir au fluide sous pression, et la résistance d'étranglement pour les dé- placements lents provoqués par les variations thermiques est extraordinairement faible. D'une façon avantageuse, la rondelle est guidée axia- lement par plusieurs vis de guidage réparties sur son pour- tour et fixées dans la paroi frontale du piston, la largeur radiale de la rondelle est adaptée au diamètre des alésages d'étranglement de sorte qu' en position ouverte la rondelle peut être contournée radialement aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur par le liquide sous pression. On double ainsi pra- tiquement la section d'évacuation du liquide sous pression par le fente entre la rondelle et le piston, car, avec le guidage décrit de la rondelle, le liquide peut s'écouler dans un sens ou dans l'autre non seulement par la fente annulaire exté- rieure, mais aussi par la fente annulaire intérieure de la rondelle. Cette section doublée offre l'avantage que l'on peut rapprocher sensiblement la rondelle du piston, leur écartement pouvant être ramené en pratique à la moitié de la valeur usuelle dans le cas d'un écoulement unilatéral. Cela signifie qu'en cas de chocs brusques du système de conduites tubulaires, le chemin à parcourir par la rondelle pour la fer- meture est réduit de moitié, autrement dit le frein répond deux fois plus vite. Des essais faits par la Demanderesse 7 8 7 ont montré qu'avec cette construction, le mouvement de la tige du piston en cas de coup de bélier ou de variation de charge se limitait à une longueur de 1,5 à 2 mm. Il s'est en outre avéré utile que la force élastique pour maintenir la rondelle en position ouverte soit exercée par des ressorts de pression disposés sur les vis de guidage. Il suffit en général pour cela de trois ressorts de pression symétriquement répartis sur le pourtour. Ils ont l'avantage que, même en cas de rupture d'un ressort, le frein fonctionne encore convenablement, car les deux autres ressorts suffi- sent à actionner la rondelle, contrairement aux systèmes de soupapes jusqu'ici connus, o chaque obturateur dépend du ressort qui lui est affecté. Pour des raisons de fabrication, il est recommandé que les vis de guidage pour guider axialement la rondelle soient disposées dans certains des alésages d'étranglement. On peut ainsi par exemple forer en une phase d'usinage douze alésages d'étranglement sur chaque paroi frontale de piston, dont trois serviront à recevoir les vis de guidage. Il est enfin recommandé de disposer chaque fois les rondelles de sorte que le mouvement de fermeture de chacune soit opposé au mouvement du piston qui doit être amorti, et que la rondelle soit maintenue par ressort en position d'ou- verture, comme il est connu en soi. D'autres particularités et avantages de l'objet de la demande vont ressortir de la description, qui va suivre, d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limi- tatif, en référence au dessin annexé qui représente en coupe longitudinale un frein pour les chocs selon l'invention. La figure montre un cylindre de pression 1 dans lequel est monté à coulisse un piston 2 dont la tige 3 est guidée axialement de façon coulissante dans une glissière 4 sur la face frontale correspondante du cylindre de pression 1. La tige 3 du piston est entourée d'un soufflet d'étanchéité 5 qui est relié, de façon étanche au liquide, d'un côté au 4 2478780 piston 2 et de l'autre à la face de la glissière 4 située dans la chambre du cylindre. Lè%diamètre intérieur du souf- flet d'étanchéité 5 est légèrement supérieur au diamètre extérieur de la tige 3. Le soufflet 5 a pour rôle d'assurer une fermeture hermétique entre la chambre du cylindre et l'environnement, de sorte qu'aucune goutte de liquide ne puisse s'échapper vers l'extérieur le long de la tige 3 du piston. Le piston 2 est creux et, à son intérieur 7, est disposé coaxialement un soufflet 8 compensateur qui est fixé à la paroi interne 9 du piston du côté de la tige. L'intérieur du soufflet compensateur 8 communique avec l'air ambiant par un alésage axial 10 de la tige 3 du piston. Les chambres 6 et 13 du-cylindre, qui se trouvent de part et d'autre du piston, ainsi que l'intérieur 7 du piston creux 2 communiquent entre eux par un certain nombre d'alé- sages axiaux 15 et 16 pratiqués dans les parois frontales 12 et 14 du piston. Les alésages axiaux 15 d'une part et 16 d'autre part sont situés au long d'un cercle, qui est de pré- férence coaxial à l'axe du piston, et sont régulièrement espacés. Dans l'exemple de réalisation décrit, le diamètre des alésages est de l'ordre de 3 à 4 mm, mais il peut évi- demment aussi bien être supérieur dans le cas de freins plus conséquents. Tous les alésages d'une face frontale 12 ou 14 du piston sont, à leur ouverture d'écoulement vers la chambre 13 ou 6, étranglés plus ou moins fortement par une rondelle commune 17 ou 18 placée en regard de cette face frontale. Ces rondelles 17 ou 18 ont leurs diamètres externes et internes dimensionnés pour qu'en position de fermeture elles recou- vrent de tous côtés les alésages qui leur correspondent.. Cha- cune d'elles est guidée axialement de façon coulissante sur la paroi frontale correspondante du piston par plusieurs vis de fixation 19 ou 20 réparties sur son pourtour. Les deux rondelles tendent à être écartées du piston vers leur position 4787do ouverte, sous l'action de ressorts qui, dans l'exemple de réalisationsont des ressorts à boudin 21 et 22 enroulés sur les vis de fixation 19 ou 20, mais qui peuvent aussi être autrement conformés et positionnés. La largeur de la fente séparant les rondelles des parois frontales du piston, qui est de l'ordre de quelques dixièmes de millimètre, est dé- finie par la longueur des vis de fixation 19 ou 20. Le fonctionnement est le suivant: dans les mouvements normaux d'extension ou de retrait du système de conduites tubulaires, il se produit un déplacement lent du piston 2, au cours duquel le liquide sous pression peut s'écouler sans gêne d'une chambre de cylindre 6 vers l'autre chambre 13 ou inversement, selon la direction dans laquelle le piston 2 est poussé. Comme le fluide sous pression peut traverser la fente, entre la paroi frontale du piston et la rondelle associée, aussi bien par l'intérieur que par l'extérieur de celle-ci, la résistance hydrodynamique est particulièrement faible. Ce frein selon l'invention se distingue donc par une résistance au déplacement particulièrement faible. Par contre, dans le cas d'un mouvement brusque du piston 2, se déplaçant par exemple vers la gauche de la figure, la rondelle 17 est malgré la poussée des ressorts 21 pressée contre la paroi frontale 12 du piston, d'une part par le fluide sous pression s'écoulant de la chambre 13 du cylindre et d'autre part par la force d'inertie, ce qui bloque lecoummt trwersantR envadem9me en sens opposé pour la rondelle 18. Par suite du contournement bilatéral des rondelles déjà mentionné, le temps de réponse du frein selon l'inven- tion est également beaucoup plus bref que dans les amortis- seurs usuels. En effet, le contournement bilatéral des ron- delles permet de travailler en position ouverte avec une fente particulièrement étroite de quelques dixièmes de millimètre, de sorte que la course de fermeture de la rondelle est beau- coup plus faible que dans les solutions connues. Le frein fonctionne même en cas de rupture de l'un des ressorts 21 ou 22, car les ressorts restants réouvrent la rondelle. En conclusion, la fabrication des soupapes est d'un coût extraordinairement bas, car on n'est aucunement conduit à employer des éléments constitutifs compliqués. R E V E N D I C A T I O N S 1. Frein hydraulique pour les chocs survenant dans les systèmes de conduites tubulaires, comprenant un cylin- dre de pression (1), rempli d'un liquide sous pression, dans lequel peut coulisser un piston (2) dont la tige (3) est guidée axialement de façon coulissante dans une face fron- tale du cylindre de pression (1), l'extrémité libre de la tige (3) et l'autre face frontale du cylindre (1) étant fixées à la conduite tubulaire à amortir ou respectivement à un point d'appui fixe, les chambres du cylindre (6,13) de part et d'autre du piston (2) communiquant entre elles par des alésages d'étranglement (15,16) pratiqués dans les parois frontales du piston (2), ces alésages d'étranglement (15,16) pouvant être obturés par des organes formant sou- pape (17,18) mobiles axialement et assujettis à l'action d'un ressort (21,22), caractérisé en ce que les organes for- mant soupape comprennent à chaque face frontale (12 ou 14) du piston (2) une rondelle commune (17,18), en ce que les alésages d'étranglement (15, 16) sont pratiqués dans la paroi frontale correspondante (12 ou 14) du piston en prolongement axial de la rondelle (17 ou 18), et en ce qu'en position de fermeture la rondelle (17,18) recouvre de tous côtés les alésages (15 ou 16).. 2. Amortisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rondelle (17,18) est guidée axialement par plu- sieurs vis de guidage (19 ou 20) réparties sur son pourtour et fixées dans la paroi frontale du piston (12,14), et en ce que la largeur radiale de la rondelle est adaptée au diamètre des alésages d'étranglement (15 ou 16) de sorte que, en po- sition ouverte, la rondelle (17,18) peut être contournée radialement aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur par le liquide sous pression. 3. Frein selon la revendication 2, caractérisé en ce que la force élastique pour actionner la rondelle (17,18) est exercée par des ressorts de pression (21 ou 22) disposés sur les vis de guidage (19 ou 20). 4. Frein selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les vis de guidage (19,20) pour guider axialement la rondelle (17 ou 18) sont disposées dans certains des alésages d'étranglement (15 ou 16). 5. Frein selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le mouvement de fermeture de la rondelle (17, 18) est opposé chaque fois au mouvement du piston qui doit être amorti, et en ce que la rondelle (17, 18) est maintenue par ressort en position d'ouverture.