Brevet FR2513704A1 — publié le 19830401

La présente invention se rapporte à des réservoirs de pression et en particulier à des accumulateurs de pression et concerne plus particulièrement un accumulateur hydraulique du type utilisé pour amortir les pulsations et pour accumuler 1 ' énergie dans des installations hydrauliques et analogues. L'utilisation d'accumulateurs pour accumuler l'énergie et pour amortir les pulsations est actuellement répandue. Diverses formes d'accumulateurs hydrauliques sont utilisées pour satisfaire les divers désidérata de la pratique indus- trielle. En général, un accumulateur hydraulique comporte une enveloppe ou réservoir de pression ayant un orifice de liquide à une extrémité et un orifice de charge de gaz à-l'autre ex- trémité L'orifice de liquide est pourvu d'un raccord lui per- mettant d'être relié à une ligne de liquide dans une installa- tion hydraulique Un séparateur tel qu'une vessie en matière élastomère est monté dans le réservoir de pression et le divise en deux chambres distinctes, à savoir: une chambre reliée à l'orifice de liquide et une chambre en communication avec l'orifice de charge de gaz. Des exemples d'accumulateurs de pression à fluide peu- vent être trouvés dans les brevets américains 3 195 577 du Juillet 1965, 3 211 348 du 12 Octobre 1965 et 3 256 911 du 21 Juin 1966. Les accumulateurs de la technique antérieure tels qu' illustrés par les brevets indiqués ci-dessus permettent d'accu- muler l'énergie et d'amortir les pulsations, mais le coût de ces appareils a freiné leur utilisation pour de très grandes séries par exemple dans l'industrie automobile o des avanta- ges importants en matière de compétitivité dérivent d'un faible coûit. Plus particulièrement, les éléments des réservoirs de pression proprement dits dans les dispositifs connus, qui cons- tituent un facteur principal du coût de ces dispositif et qui ont été jusqu'à présent formés par forgeage, fonderie ou tour- nage, représentent un facteur de prix élevé pour l'accumulateur. Un autre facteur qui augmente le coût, résulte de la complexi- té des accumulateurs de la technique antérieure et des procé- dés complexes nécessaires pour leur montage. En particulier, il est souvent nécessaire d'utiliser le soudage à la fois pour monter les éléments internes dans l'accumulateur et pour compléter la formation du réservoir de pression qui est souvent fabriqué sous forme de deux moitiés séparées qui doivent être reliées l'une à l'autre. La présente invention se rapporte à un réservoir de pression tel qu'un accumulateur hydraulique de faible co Qt dans lequel l'enveloppe ou réservoir de pression est formé intégralement à partir d'un seul flan de métal qui après des opérations préliminaires de formage est dilaté hydrauliquement pour prendre une configuration sphérique, au moins en ce qui concerne l'élément réservoir Ce dispositif est en outre ca- ractérisé en ce que le nouveau montage permet à la vessie, au support de vessie et à un raccord pour relier l'accumulateur à une ligne hydraulique, d'être assemblés avec le réservoir de pression ou enveloppe en une simple et seuleopération de for- mage grâce à laquelle l'étanchéité est assurée L'opération de montage se prête à une production de masse puisque cette nouvelle construction des éléments assure automatiquement que l'opération de formage du métal qui intéresse le réservoir et son raccord, permet, grâce à la conformation du col de 1 ' enveloppe du réservoir, une pression juste suffisante sur le bord de la vessie pour assurer l'étanchéité sans risquer d'en- dommager la vessie. Plus particulièrement, suivant l'invention, est prévue une enveloppe ou réservoir de pression, dont l'élément réser- voir est de préférence formé par formage hydraulique d'une coquille ou flan de métal jusqu'à ce qu'elle prenne la confi- guration sphérique désirée Cette configuration sphérique permet la plus grande résistance possible pour une épaisseur donnée de métal et l'opération de formage hydraulique réduit la pos- sibilité d'existence de zones de concentrations d'efforts ou de contraintes. La coquille comporte un col adapté à retenir un élément de support définissant un support pour une vessie et un raccord pour la liaison à une ligne hydraulique La vessie comporte un bord plus épais inséré entre des parties du col de la coquille et des parties d'un rebord s'étendant à partir de l'élément de support Le col a une configuration telle que lorsque la bou- che ouverte du col de la coquille est repoussée ou formée-de toute autre manière sur le raccord, le bord de la vessie est comprimé avec un degré optimum et indépendant de la force de repoussage qui est appliquée, de telle sorte que le réservoir, la vessie, l'élément de support et le raccord sont réunis d'une manière sure, d'une façon étanche. L'invention vise plus particulièrement un réservoir de pression notamment un dispositif accumulateur hydraulique dont le coût est réduit En outre, l'invention vise un dispo- sitif du type décrit dans lequel le réservoir de la coquille de pression est sphérique et est réalisé par un procédé de formage hydraulique En outre, suivant l'invention, le-dispo- sitif du type décrit comporte une vessie ayant une large bouche facilitant la fabrication de la vessie, cette bouche de la vessie formant un bord de retenue qui est relié d'une manière sûre au réservoir de pression et aux éléments restants de 1 ' accumulateur par une simple opération de repoussage ou défor- mation analogue du métal. Une forme d'exécution de l'invention est ci-après dé- crite à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dont la figure unique est une vue en coupe verticale d'un dispositif accumulateur suivant l'invention. Dans la forme d'exécution représentée le dispositif ac- cumulateur comporte un réservoir de pression 10 ayant une partie de réservoir 11 généralement sphérique et un col 12. Les autres éléments de l'accumulateur comportent un élément de support 13, un séparateur tel qu'une vessie 14 en élasto- mère et un raccord de fixation 15. De façon optionnelle mais préférée, le réservoir de pression 10 est fabriqué en dilatant-par pression hydraulique, un flan de métal après des opérations de formage traditionnelles pour mettre en forme le col En vue de former la partie sphé- rique 11, on injecte ou on introduit sous une pression appro- priée des fluides hydrauliques tels que de l'huile, de l'eau ou analogue, par le col, à l'intérieur du flan de métal de façon à le dilater pour lui faire prendre la conformation d'une forme creuse ou moule Le procédé de formage de la coquille 10 est décrit en détail dans le brevet américain 2 688 297 du 7 Septembre 1954 Pour cette raison, d'autres détails de ce procédé n'ont pas besoin d'être décrits ici. On se référera maintenant d'une manière plus détaillée aux configurations du col 12 du réservoir de pression Le col comporte, successivement, un rebord 16 dirigé radialement vers l'extérieur, un rebord dirigé axialement 17, un épaulement de butée 18 dirigé radialement vers l'extérieur, et une jupe 19 qui a, avant montage, une configuration généralement cylindri- que L'élément de support 13 comporte un support 20 de vessie s'étendant d'une manière généralement cylindrique ou partiel- lement conique et ayant une partie supérieure arrondie 21 Le support 20 de l'élément de support-comporte une pluralité de perforations 22 dirigées radialement, l'élément de support, suivant sa base 23, étant muni d'un rebord 24 dirigé radia- lement La vessie 14 est généralement cylindrique, élastique et dilatable Elle est plus large au voisinage de sa bouche-25 et comporte un rebord plus épais 26 Comme on le voit sur le dessin, l'épaisseur de la paroi de la vessie 14, en condition non dilatée, est réduite progressivement à partir de la bouche de la vessie de telle sorte que le degré d'étirement, lors- qu'elle est gonflée, est plus grand dans les parties de la vessie qui sont éloignées de la bouche 25. L'accumulateur comporte un raccord 15 présentant un em- bout fileté 27 ou analogue adapté à permettre la fixation à une ligne hydraulique La base plus large 28 du raccord 15 comporte une surface 29 orientée vers le haut dans laquelle est ménagé un creux annulaire 30 dans lequel est disposé un joint torique 31. Le dispositif est monté en engageant la vessie 14 sur le support 20 de l'élément de support 13 et en insérant l'en- semble à l'intérieur du réservoir de pression 10 par le col 12 Puis le raccord 15 est inséré dans la bouche ouverte dé- finie par la jupe 19, de telle façon que la surface supérieure 29 du raccord s'engage contre la surface dirigée vers le bas, du rebord 24 de l'élément de support 13 - Avec les parties qui sont ainsi mises en place, la jupe 19 peut être déformée vers l'intérieur à partir de la position en trait mixte de la figure, jusqu'à la position en trait plein 19 ' de cette figure Une telle déformation qui peut être effec- tuée avantageusement par une opération de repoussage, force la surface supérieure 32 du raccord fortement contre la sous-face 34 du rebord de l'élément de support et, en même temps, force la surface supérieure du rebord contre l'épaulement de butée 18 du réservoir Une telle action de compression s'ajoutant à l'action de compression axiale du joint, serre fortement le bord 26 de la vessie 14 entre le bord 16 du réservoir de pression et la surface supérieure du bord de l'élément de support On appréciera que le mouvement vers le haut de 1 ' élément de support est limité par engagement du bord de l'élé- ment de support contre l'épaulement de butée 18 De cette façon, le degré de compression qui peut être obtenu contre le bord 26 de la vessie, est contrôlé et est essentiellement in- dépendant de la force avec laquelle l'ensemble raccord 15 et élément de support 13, est serré contre le bord 18 par le rabattement de la jupe 19 en position 19 '. D'une manière usuelle, le raccord 15 comporte un trou dirigé verticalement, formant un orifice ou passage pour le liquide à l'intérieur de l'accumulateur Avant la mise en service, la chambre à gaz C de l'accumulateur est chargée par l'orifice de gaz 36 qui, après charge, peut être fermé par une valve ou bouchon 37. On appréciera que la vessie 14 divise l'intérieur du réservoir en deux chambres, à savoir la chambre à gaz sus- indiquée C et l'autre chambre C' disposée à l'intérieur de la vessie 14. De préférence, l'accumulateur suivant la présente in- vention est utilisé dans des applications o le volume est petit et o la quantité de fluide hydraulique entrant à l'in- térieur de la chambre C' par l'orifice de liquide 35 est in- suffisante pour faire épanouir la vessie au-delà de la position représentée en trait mixte 14 ', de telle sorte que la vessie ne s'engagera jamais contre les parois intérieures du réservoir sphérique 11 de l'accumulateur. De la description qui vient d'être donnée, on notera que le réservoir suivant l'invention est peu coûteux et est facile à monter et est particulièrement approprié pour une production massive Le procédé de formation hydraulique forme un moyen économique pour fabriquer un réservoir de pression qui est libre de contrainte et qui a une configuration sphé- rique, ce qui permet un haut degré de résistance, avec un prix de revient peu élevé La vessie peut être facilement fabriquée, puisque celle-ci se termine par un bord qui défi- nit une dimension plus large de la vessie, de telle sorte que le moulage et l'enlèvement de la vessie hors du moule sont simplifiés Puisque le montage final peut être effectué par un simple tournage de métal ou repoussage ou analogue; les coûts de montage sont extrêmement réduits Grâce à la cons- truction décrite et représentée, le bord de la vessie est comprimé seulement avec le degré qui convient. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme d'exécution décrite et représentée mais embrasse toutes va- riantes dans la réalisation de ses divers éléments, dans le cadre des revendications. REVENDICATIONS 1) Réservoir de pression tel qu'un accumulateur hydrau- lique, caractérisé en ce qu'il comporte une coquille métalli- que en une seule pièce ( 10) définissant un réservoir de pression, cette coquille comportant un réservoir sphérique ( 11), un col ( 12) généralement cylindrique s'étendant à partir du réservoir, ce col ( 12) comportant successivement un rebord ( 16) s'étendant radialement vers l'extérieur, un bord ( 17) s'étendant à partir de ce rebord ( 16) dans la direction de l'axe du col, un épaulement de butée ( 18) s'étendant radiale ment à partir du bord ( 17), un élément de support ( 13) compor- tant un support rigide ( 20), généralement cylindrique et creux s'étendant dans le réservoir, ce support ( 20) comportant des perforations ( 22) convenablement réparties, un bord ( 24) dirigé radialement et ayant une surface supérieure s'engageant sur l'épaulement de butée ( 18) et une surface inférieure ( 34), un raccord de montage ( 15) comportant un orifice de liquide ( 35) et supporté dans ce col ( 12), ce raccord ayant une base ( 28) faisant face vers le bas et une partie de surface supé- rieure s'engageant contre la surface inférieure ( 34) du bord de l'élément de support ( 13), des portions retournées du col recouvrant la base du raccord ( 15) pour supporter de manière serrée le raccord ( 15) et le bord de l'élément de support ( 13) entre l'épaulement de butée ( 18) et les parties retour- nées et un séparateur en élastomère ( 14) généralement cylin- drique, dilatable, disposé sur l'élément de support ( 13) et divisant le réservoir en deux chambres, le séparateur ( 14) ayant un bord plus épais ( 26) définissant une bouche, ce séparateur comportant des parties disposées dans un espace annulaire défini entre le col et l'élément de support, le bord plus épais ( 26) étant serré dans une condition de compres- sion axiale entre le bord du col et la surface supérieure du bord de l'élément de support pour assurer le montage en défi- nissant une étanchéité entre l'élément de support et le réser- voir suivant ce col. 2) Réservoir de pression suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un joint annulaire ( 31) est interposé entre la surface supérieure du raccord ( 15) et la surface. inférieure ( 34) du bord ( 24) de l'élément de support ( 13), ce joint ( 31) étant comprimé pour définir une zone d'étanchéité annulaire entourant l'orifice ( 35) de liquide. 3) Réservoir de pression suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la coquille métallique en une seule pièce ( 11) est formée en dilatant par voie hydraulique une coupe ou flan métallique dans un moule sphérique. 4) Réservoir de pression suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le bord ( 26) du séparateur ( 14) a un plus grand diamètre que l'élément de support ( 13), à l'excep- tion du rebord ( 24).