Brevet FR2530744A1 — publié le 19840127

La présente invention se rapporte aux réservoirs de pression et plus particulièrement à un dispositif accumulateur de pression qui comporte un réservoir de pression ayant un orifice de liquide à son extrémité inférieure, un couvercle à son extrémité supérieure, un ensemble valve pour la charge de gaz, monté dans le couvercle, et un ensemble séparateur défor- mable, qui divise l'intérieur du réservoir en deux chambres lesquelles communiquent respectivement avec l'orifice de li- quide et avec l'ensemble valve de charge de gaz. On utilise de plus en plus les accumulateurs hydrauli- ques pour emmagasiner de l'énergie ou pour amortir les pulsa- tions et également pour bien d'autres usages Dans ces condi- tions, on a cherché à réduire le coût de fabrication de tels accumulateurs et à leur donner un degré supérieur de résis- tance aux pressions auxquelles ils sont soumis en service Les accumulateurs proposés jusqu'à présent peuvent être fabriqués par un procédé qui fait intervenir la présence de raccords filetés sur le réservoir de pression et sur le couvercle, ce dernier étant utilisé pour fermer l'une des extrémités de ce réservoir de pression Ces dispositifs, après montage et moyennant l'introduction entre les parties assemblées de joints toriques appropriés ou autres joints analogues, sont capables de résister à des pressions élevées, sans qu'apparaisse le risque d'une séparation axiale du couvercle par rapport au réservoir de pression Mais, on constate que l'opération par laquelle on forme le réservoir de pression et le couvercle, parexemple par forgeage puis usinage des raccords filetés nécessaires sur les composants considérés, est une opération extrêmement coûteuse qui limite la gamme des utilisations o l'on doit mettre en oeuvre les accumulateurs d'une manière économique. De nombreux moyens ont été suggérés pour fixer d'une manière efficace le couvercle sur l'extrémité ouverte du ré- servoir de pression afin de réaliser une liaison résistant à la pression entre les deux parties considérées Ces moyens comportent une opération de roulage au cours de laquelle le métal des composants est déformé en vue d'un engagement de verrouillage Par exemple, parmi les moyens de liaison des composants par roulage ou repoussage, on peut se référer au brevet américain 4 280 533 Les Hommes de l'Art en matière de formage du métal, savent que le roulage ou le repoussage pour définir des parties recourbées à courbe prononcée ou des in- terconnexions, sont dévolus limitativement à des métaux qui ont une épaisseur relativement mince, et, c'est pourquoi, les accumulateurs formés de cette façon, ne sont pas habilités à supporter de fortes pressions en service Mais, en outre, le roulage auquel est soumis le métal pour former des lignes de courbure prononcée provoque souvent une cristallisation des métaux dans les parties déformées, d'o résulte un affaiblisse- ment de la de la construction métallique. Un autre procédé utilisé communément pour relier le cou- vercle au réservoir de pression, implique un assemblage de ces parties et la formation d'une soudure entre la paroi exté- rieure du réservoir de pression et la surface dirigée vers le bas du couvercle Mais, au cours du service sous haute pres- sion, la liaison par soudure en particulier suivant l'inter- face avec la paroi extérieure du réservoir de pression se ré- vèle faible ou susceptible de lacher, d'o peuvent résulter des fuites A la limite extrême, le couvercle peut même être expulsé du réservoir de pression. La présente invention a pour objet un dispositif accu- mulateur de pression et son procédé de fabrication, dans les- quels les composants de l'accumulateur, à savoir, le réservoir de pression, l'ensemble vessie, et le couvercle, sont reliés entre eux par une série de trois soudures annulaires Princi- palement en vue d'une bonne résistance de l'ensemble à des efforts radiaux et axiaux qui résultent de la haute pression, deux de ces soudures sont réalisées entre le couvercle et le réservoir de pression, l'une étant essentiellement, d'une manière classique, une soudure extérieure, tandis que l'autre est une soudure intérieure continue annulaire entre le bord supérieur du réservoir de pression et la paroi latérale inté- rieure du couvercle Cette construction permet un bien plus haut degré de résistance aux pressions radiales et axiales, que la construction à simple soudure extérieure usuelle. Un aspect important de l'invention réside dans le fait qu'une jupe de montage reliée par soudure à l'intérieur du ré- servoir de pression est utilisée comme support pour l'ensemble vessie Ces jupes de montage sont connues en elles-mêmes. Mais, suivant la présente invention, la partie de la jupe qui est située le plus à l'extérieur dépasse au dessus de la bou- che ouverte du réservoir de pression, de façon à définir, entre la surface intérieure du couvercle et la partie extrême, s'étendant vers le haut, de la jupe de l'ensemble vessie, une cuvette annulaire destinéeà loger la soudure intérieure Cette cuvette pertet d'empêcher un écoulement de la matière de soudure vers l'intérieur de la vessie, qui risquerait de provoquer un endommagement ou une destruction de cette vessie. L'invention a également pour objet un procédé original pour la fabrication d'un réservoir de pression résistant aux pressions élevées, dans lequel l'accès à la zone de soudure formée à l'intérieur du dispositif est réalisé par l'ouverture du couvercle qui supporte l'ensemble valve de charge de gaz. D'après un autre aspect de ce procédé, le couvercle peut être prévu avec une configuration de paroi, d'abord cy- lindrique, avec une épaisseur de préférence sensiblement proche de l'épaisseur de la paroi du réservoir de pression, puis cette paroi cylindrique est ensuite repoussée ou formée pour prendre une configuration hémisphérique telle qu'utilisée d'une manière usuelle dans les dispositifsaccumulateurs On notera que l'opération de repoussage ou roulage ne nécessite pas la formation d'une courbe aig Ue et une telle opération se prête donc très bien à une utilisation avec des matières dont les parois sont épaisses, ceci, sans risque de cristallisation du métal. La présente invention vise donc un dispositif accumula- teur résistant aux pressions élevées. L'invention vise également un dispositif accumulateur du type décrit dans lequel, un couvercle qui porte l'ensemble valve de charge de gaz est fixé au réservoir de pression par deux liaisons de soudure annulaires, ce qui augmente considé- rablement la résistance à une séparation du couvercle et du réservoir, et, par conséquent, augmente la résistance à la pression. L'invention vise en outre, un procédé de fabrication d'un accumulateur hydraulique résistant aux pressions élevées, dans lequel on effectue une soudure intérieure entre le cou- vercle et-l'extrémité supérieure du réservoir de pression, cette soudure intérieure étant effectuée grace à une ouver- ture qui est ménagée dans le couvercle et qui est destinée à porter finalement l'ensemble valve de charge de gaz. L'invention vise également un procédé pour fabriquer un dispositif accumulateur tel que décrit, dans lequel on donne au couvercle sa configuration finale une fois seulement après que le couvercle a été relié par soudure, tant à l'inté- rieur qu'à l'extérieur,-au corps du réservoir de pression. Une forme d'exécution de l'invention est ci-après dé- crite, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe verticale d'un réser- voir de pression suivant l'invention, dans un état semi-manu- facturé; la figure 2 est une vue en coupe partielle, à plus grande échelle, du réservoir de pression de la figure 1, mais dans son état terminé; la figure 3 est une vue en coupe verticale partielle analogue à la figure 2 mais concerne une variante de l'inven- tion. On se référera d'abord aux figure 1 et 2. On voit à la figure 1 un dispositif accumulateur dans un état semimanufacturé Ce dispositif comporte un réservoir de pression 10 ayant un orifice de liquide 11 à son extrémité inférieure, un raccord 12 fileté intérieurement étant prévu pour permettre au réservoir d'être relié à une ligne hydrau- lique d'une installation incorporant cet accumulateur. Le réservoir de pression 10 comporte une bouche ouverte définie par une face terminale ou bord supérieur 13, dirigé vers le haut du réservoir de pression De préférence, la paroi extérieure 14 du réservoir de pression comporte une gorge ou creux annulaire 15 adjacent à l'extrémité supérieure du réservoir dans un but qui apparaîtra ci-après. Le dispositif comporte un ensemble vessie 16 Cet en- semble comprend un organe ou jupe de retenue 17 en matière métallique, sur lequel est fixée une vessie en élastomère 18 La vessie 18 peut comporter à son extrémité inférieure 19, un bouton rigide 20, connu en soi, qui agit en condition dé- tendue de la vessie, de façon à s'appliquer contre l'orifice de liquide 11 et le fermer La jupe 17 peut comporter une bride 21 dirigée vers l'intérieur, sur laquelle est monté, par un procédé combiné de liaison et d'adhésion, un bord plus épais 22 de la vessie. Le dispositif accumulateur comporte un couvercle ou sous-ensemble 23 qui porte l'ensemble valve de charge de gaz 24 (figure 2). On va maintenant décrire la suite des opérations pour assembler les divers éléments qui viennent d'être décrits dans l'accumulateur terminé tel que montré à la figure 2 Au début, l'ensemble vessie 16 est inséré dans la bouche ou extrémité ouverte 13 du réservoir de pression d'une telle manière que le bord supérieur 25 de la jupe 17 dépasse d'une courte distance d au-dessus du niveau du bord supérieur 13 du réservoir de pression La jupe 17 étant ainsi positionnée par rapport au réservoir de pression, une soudure annulaire par résistance W-1 est réalisée entre la jupe 17 et le réservoir, dans la zone qui se trouve en regard de la gorge 15 du réservoir de pression Le rôle de la gorge ou creux 15 est d'amincir en 15 ' la paroi métallique du réservoir de pression. De préférence, l'épaisseur de la paroi 15 ' du réservoir de pression qui est alignée avec la gorge 15, est sensiblement identique à l'épaisseur de la paroi de la jupe 17, en vue de faciliter la formation de la soudure par résistance. Après que l'ensemble vessie 16 a été ainsi relié au réservoir 10, le couvercle 23 est emmanché sur l'extrémité 13 du réservoir jusqu'à la position représentée aux figures 1 et 2 Les divers éléments étant positionnés comme représenté, une seconde soudure annulaire continue W-2 est effectuée entre le bord supérieur 13 du réservoir de pression et la paroi inté- rieure 26 du couvercle 23. Ainsi qu'on le voit aux figures 1 et 2, grâce au fait que l'extrémité supérieure 25 de la jupe dépasse au-dessus du bord 13 du réservoir de pression, une cuvette annulaire T se trouve défini entre le couvercle 23 et la jupe 17 et reçoit la soudure b-2 Cette cuvette permet qle les débris qui proviennent de la formation de la soudure W-2 ne risquent pas de tomber à l'intérieur de la vessie, ce qui risquerait de l'endommager t 5 50144 soit immédiatement en la brûlant, soit plus tard en raison de la présence de particules métalliques Si on le désire, et à titre de précaution supplémentaire contre un risque d'endom- magement de la vessie, on peut remplir cette vessie d'eau pen- dant la formation de la soudure W-2. Finalement, on forme la soudure W-3 Cette soudure est annulaire continue et relie le bord 28, dirigé vers le bas, du couvercle 23, avec la paroi extérieure 29 du réservoir de pression 10 On notera que l'ordre dans lequel les soudures W-2 et W-3 sont formées peut être choisi à volonté. Après que les éléments ont été assemblés de la manière qui vient d'être décrite, le couvercle 23 est déformé vers 1 ' intérieur pour prendre la configuration qui est représentée à la figure 2 Cette opération donne lieu à la formation d'un dôme hémisphérique 30 ayant un orifice de gaz central étroit 31 Le raccord de charge de gaz 24 peut être relié, par exemple par soudure 32, à l'orifice de charge de gaz 31 de façon à compléter l'assemblage du dispositif accumulateur. Lorsque l'accumulateur ainsi réalisé est mis sous pression, les parties des soudures W-2 et W-3 reliées à la paroi extérieure 29 du réservoir de pression et à la surface de paroi intérieure 26 du couvercle 23 sont soumises à des efforts de cisaillement et les parties des soudures W-2, W3 reliées à l'extrémité 13 du réservoir de pression et à l'extré- mité 28 du couvercle 23 sont soumises à des forces de tension. L'efficacité des zones de retenue soumises aux forces de ten- sion pour empêcher la séparation du couvercle du réservoir de pression est largement supérieure à l'efficacité des zones de retenue soumises aux efforts de cisaillement Par conséquent un accumulateur ayant un couvercle fixé par deux soudures à une coquille ou réservoir de pression peut facilement résister à de très fortes pressions avant que ne se présente le risque de séparation du couvercle de la coquille, c'est-à-dire mieux que ne peut le faire un accumulateur du même type mais qui n' aurait qu'une seule soudure pour retenir le couvercle sur la coquille. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 3, les mêmes éléments, sont désignés par les mêmes chiffres de référence La seule différence avec la première forme d'exécu- tion décrite réside dans le fait que le couvercle 23 est déjà préformé avec sa configuration sphérique Le couvercle 23 comporte un orifice de charge de gaz 31 A qui a un diamètre re- lativement important En outre, l'extrémité supérieure 25 a de la jupe 17 a est inclinée vers le haut et radialement vers 1 ' intérieur, vers l'orifice de charge de gaz. En donnant aux composants les configurations indiquées, il est possible dans la forme d'exécution de la figure 3, d' effectuer la soudure W-2 en insérant une tige de soudure dans l'orifice de charge de gaz 31 A dans la direction illustrée par la flèche 33 La configuration coudée ou inclinée de la partie supérieure 25 a de la jupe facilite l'accès de l'outil de soudure. Il apparaîtra aux Hommes de l'Art que de nombreuses variantes de la construction décrite et de son procédé de fa- brication peuvent être envisagées conformément à l'invention dans le cadre des revendications. REVENDICATIONS 1) Réservoir de pression et notamment dispositif accu- mulateur comportant un réservoir de pression ( 10) ayant une extrémité fermée avec un orifice de liquide ( 11) et une extrémité ouverte, cette extrémité ouverte se terminant par un bord ( 13) dirigé vers le haut, un sous-ensemble vessie ( 16) monté dans l'extrémité ouverte, ce sousensemble comportant une jupe de montage métallique ( 17) axialement allongée, ayant une vessie ( 18) qui lui est fixée à une extrémité, la jupe de montage ( 17) étant disposée à l'intérieur du réservoir ( 10) avec ladite extrémité placée du côté de l'extrémité fermée du réservoir, au moins une partie de la paroi extérieure de la jupe ( 17) s'engageant intimement avec la paroi intérieure du réservoir ( 10) d'une manière adjacente à ladite extrémité ou- verte ( 13), un couvercle ( 23) ayant une ouverture ( 31) pour recevoir une valve de charge de gaz ( 24), ce couvercle étant positionné de façon à fermer l'extrémité ouverte du réservoir ( 10), dispositif caractérisé en ce que le couvercle ( 23) com- porte une jupe descendante recouvrant l'extérieur de ladite extrémité ouverte, le couvercle ( 23) comportant un bord ( 28) dirigé vers le bas, une liaison par soudure annulaire continue (W-1) étant formée entre la jupe de montage ( 17) et le reser- voir ( 10) à l'endroit de l'engagement de ces éléments, une seconde liaison par soudure annulaire continue (W-2) étant formée entre le bord dirigé vers le haut ( 13) et la paroi in- térieure du couvercle ( 23) et une troisième liaison par sou- dure annulaire continue (W-3) étant formée entre le bord ( 28) du couvercle ( 23) et la paroi extérieure du réservoir ( 10). 2) Réservoir de pression et notamment dispositif accu- mulateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la jupe de montage ( 17) comporte une extrémité supérieure qui dépasse au dessus du bord ouvert ( 13) du réservoir ( 10), l'ex- trémité supérieure de la jupe de montage ( 17), le bord ( 13) du réservoir ( 10) et la paroi intérieure du couvercle ( 23) défi- nissant ensemble une cuvette annulaire (T) qui reçoit la deuxième liaison par soudure (W-2). 3) Réservoir de pression et notamment dispositif accu- mulateur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le bord supérieur de la jupe de montage ( 17) est incliné vers le haut et radialement vers l'intérieur vers l'ouverture ( 31 A) du couvercle ( 23 a) , de façon à rendre accessible ce bord par l'ouverture au couvercle et à permettre à la seconde liaison par soudure (W-2) d'être réalisée par une tige de soudure ( 33) qui traverse ladite ouverture. 4) Réservoir de pression et notamment dispositif accu- mulateur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la première liaison par soudure (W-1) comporte une soudure par résistance, le réservoir ayant dans sa surface extérieure une épaisseur réduite qui correspond à l'épaisseur de paroi de la jupe ( 17), en regard de la première liaison par soudure (W-1). ) Réservoir de pression et notamment dispositif accu- mulateur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le couvercle ( 23) est formé par roulage vers l'intérieur pour définir ladite ouverture ( 31), ce roulage étant réalisé après la formation des liaisons par première, seconde et troisième soudures (W-1, W-2, W-3). 6) Procédé de fabrication d'un réservoir de pression et notamment d'un dispositif accumulateur résistant à la pression, ce dispositif comportant un réservoir de pression ( 10) ayant une extrémité fermée comportant un orifice de liquide ( 11), et une extrémité ouverte ayant un bord ( 13) dirigé vers le haut, un ensemble vessie ( 16) comportant une jupe de montage métallique ( 17), et un couvercle ( 23) ayant une ouverture ( 31) pour recevoir un ensemble de charge de gaz ( 24), le couvercle ( 23) comportant une jupe descendante se terminant dans un bord ( 28) dirigé vers le bas, procédé caractérisé en ce que l'on insère la jupe de montage ( 17) dans le réservoir ( 10), on forme une liaison par soudure annulaire continue (W-1) entre la jupe de montage ( 17) et le réservoir ( 10), on monte la jupe du couvercle ( 23) sur l'extrémité ouverte ( 13) du réser- voir ( 10), on forme une seconde liaison par soudure annulaire continue (W-2) entre le bord dirigé vers le haut ( 13) et la paroi intérieure du couvercle ( 23) et on forme une troisième liaison par soudure annulaire continue (W-3) entre ledit bord ( 2.8) du couvercle ( 23) et une paroi extérieure de réservoir ( 10). 7) Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la seconde liaison par soudure (W-2) est réalisée en insérant un mécanisme à l'intérieur du couvercle ( 23 a) par ladite ouverture ( 31 A) du couvercle ( 23 a). 8) Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la jupe de montage ( 17) est insérée de telle façon que le bord supérieur de la jupe dépasse au-dessus du bord du ré- servoir, la première liaison par soudure (W-1) étant formée avant les autres liaisons par soudure, tandis que la seconde liaison par soudure (W-2) est formée dans la cuvette (T) qui définit entre la partie qui fait saillie vers le haut de la jupe de montage ( 17), la paroi intérieure du couvercle ( 23) et le bord dirigé vers le haut ( 13) du réservoir. 9) Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le couvercle ( 23) est d'abord prévu cylindrique puis on déforme vers l'intérieur l'extrémité de ce couvercle ( 23) qui est opposée à son bord ( 28) dirigé vers le bas, pour réa- liser l'ouverture étroite ( 311 ceci après que les trois liaisons par soudure (W-1, W-2, W-3) ont été formées.