Brevet FR2533011A1 — publié le 19840316

La présente invention se rapporte aux amortisseurs de chocs destinés aux conduites souples. Sur les marteaux-pilons actionnés par un fluide sous pression, des conduites métalliques souples et flexibles sont normalement utilisées pour assurer l'alimentation en air ou en vapeur sous pression afin d'actionner le marteau. Ces conduites sont, de manière typique, nécessaires pour assurer le transport de vapeur à une pression pouvant atteindre 1,2 MPa, à des températures de l'ordre de 2000 C et à des vitesses pouvant atteindre 100 m/s. Lorsque le marteau heurte la pile, un choc physique extrêmement important est transmis le long de la conduite souple, en raison du fait que la connection de la conduite souple au marteau s'arrête avec une accélération qui est de l'ordre de 40 g, tandis que la chaînette de conduite souple pendante tend à poursuivre son déplacement vers le bas.De telles charges dues aux chocs peuvent être subies à des intervalles d'environ 1 seconde, et il en résulte que le taux de défaillance de la conduite souple dans de telles applications est particulièrement. élevée. Conformément à la présente invention, un amortisseur de chocs destiné à être utilisé sur des conduites souples comprend une paire d'éléments tubulaires télescopiques déplaçables axialement, les alésages desdits éléments tubulaires étant reliés l'un- à l'autre par un passage non axial délimité par une paire d'éléments d'étanchéité disposés entre les éléments tubulaires, des moyens étant prévus afin de contrôler le mouvement axial relatif des éléments tubulaires. De préférence, l'alésage de l'élément tubulaire externe est obturé à son extrémité télescopique (c'est-àdire son extrémité traversée par l'élément tubulaire interne) par un tronçon de fermeture tubulaire délimitant un passage annulaire, une ou plusieurs ouvertures étant ménagées dans le tronçon de fermeture tubulaire, et le passage annulaire s'ouvrant dans l'alésage du tronçon de fermeture tubulaire par cette ou ces ouvertures, l'élément tubulaire interne présentant un alésage borgne dans la paroi duquel sont ménagée(s) une ou plusieurs ouvertures, ledit élément tubulaire interne étant monté de manière télescopique à l'intérieur dé l'alésage du tronçon de fermeture tubulaire de l'élément tubulaire externe, de sorte que les ouvertures de l'élément tubulaire interne soient radialement opposées par rapport aux ouvertures du tronçon de fermeture tubulaire, une paire d'éléments d'étanchéité étant disposée entre les éléments tubulaires interne et externe, au niveau de positions espacées de chaque côté des ouvertures des éléments tubulaires afin de réaliser un chemin de passage étanche pour le fluide entre les extrémités éloignées des éléments tubulaires. Les moyens d'étanchéité disposés entre les éléments tubulaires peuvent se présenter sous la forme d'unités de soufflets métalliques qui peuvent être soudées ou fixées de toute autre manière convenable aux deux éléments tubulaires. En variante, des diaphragmes roulants ou des joints d'étanchéité glissants peuvent être utilisés afin de réaliser des joints d'étanchéité entre les éléments tubulaires. En fonctionnement, le choc transmis depuis le marteau-pilon ou le dispositif analogue, tendra à séparer les deux éléments tubulaires l'un de l'autre. Des moyens élastiques sont en conséquence disposés afin de s'opposer à une telle séparation. Lorsqu'on utilise des unités de soufflets mécaniques afin de réaliser des joints d'étanchéité entre les éléments tubulaires, ces unités peuvent avoir un coefficient d'élasticité suffisant à cet effet. Cependant, lorsque les éléments d'étanchéité ne sont pas des unités de soufflets, ou lorsque les unités de soufflets ne présentent pas un coefficient d'élasticité suffisant, des moyens élastiques distincts peuvent être disposés entre les deux éléments tubulaires. Des unités d'amortissement sont également disposées entre les éléments tubulaires, afin de contrôler le mouvement relatif des éléments.Les unités d'amortissement sont de préférence à double actioR de sorte qu'à la fois le mouvement d'extension et le mouvement de retour des éléments tubulaires sont contrôlés. Les moyens élastiques distincts et les unités d'amortissement peuvent être montés extérieurement, entre des montures convenables fixées aux éléments tubulaires, ou intérieurement entre des tronçons opposés des éléments tubulaires. L'amortisseur de chocs conforme à la présente invention peut être connecté entre une conduite souple et une connection prévue, par exemple, sur un dispositif actionné par un fluide sous pression ou entre deux longueurs de conduite souple au moyen d'em#bouts d'extrémité convenables montés sur les extrémités libres des éléments tubulaires. Différentes variantes de réalisation de l'invention sont décrites ci-dessous à titre d'exemples seulement, en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente une élévation en coupe d'une forme d'amortisseur de chocs selon la présente invention - la figure 2 représente une élévation en coupe d'une version modifiée de l'amortisseur de chocs représenté sur la figure 1 ; et - la figure 3 représente une élévation partielle en coupe d'une variante de réalisation de l'amortisseur de chocsselon la présente invention. L'amortisseur de chocs représenté Sur la figure 1 comprend deux longueurs de tube 10, 11 positionnées coaxialement l'une par rapport-à l'autre. Ces tubes 10, 11 sont munis, à leurs extrémités éloignées, d'embouts d'extrémité (non représentés) destinés à permettre une -connection à des conduites souples ou à un connecteur monté, par exemple, sur un dispositif actionné par un fluide, tel qu'un marteaupilon. Le tube 10 est muni d'un tronçon d'extrémité de plus grand diamètre 12 à son extrémité adjacente au tube 11. Une bague 13, présentant une série d'orifices 14 s'étendant radialement et espacés circonférenciellement, est positionnée à l'intérieur de l'extrémité du tronçon d'extrémité 12 de plus grand diamètre du tube 10 et se trouve soudée à cette extrémité autour de sa périphérie supérieure.Un capuchon d'extrémité tubulaire 15 est soudé au bord inférieur de la bague 13 afin d'obturer l'alésage du tube 10 et de délimiter un passage annulaire 16 qui s'étend du tronçon principal du tube 10 jusqu'aux orifices 14. Un prolongement perforé 17 est soudé à l'extrémité du tube 11 qui est adjacente au tube 10. Une plaque d'extrémité 18 obture l'extrémité libre du prolongement perforé 17. Les tubes 10 et 11 sont disposés coaxialement l'un par rapport à l'autre, de sorte que le prolongement perforé 17 du tube 11 s'étend dans l'élément de fermeture tubulaire du tube 10 constitué par la bague 13 et le capuchon d'extrémité 15, et les perf#orations du prolongement 17 sont radialement opposées aux orifices 14. Une paire d'unités de soufflets métalliques 20, 21 sont soudées entre la périphérie de la plaque d'extrémité 18 et le bord adjacent de la bague 13, et entre l'extrémité inférieure du tube 11 et le bord adjacent de la bague 13, respectivement, de manière à délimiter un chemin de passage étanche pour le fluide entre le tube 10 et le tube 11, par l'intermédiaire du passage annulaire 16, des orifices 14 et du prolongement perforé- 17. Trois ressorts de traction 25 sont montés entre le tube 10 et le tube 11, aux niveaux de positions radialement espacées autour de leur périphérie. Ces ressorts 25 sont montés à chaque extrémité sur des pattes de sustentation 27, 28 fixées aux tubes 10 et il respectivement. Entre les ressorts 25 sont disposés trois amortisseurs 26 du type à piston et à double action, qui sont montés entre les tubes, de manière analogue au montage des ressorts 25. En fonctionnement, l'amortisseur de chocs décrit ci-dessus sera, de manière conventionnelle, monté de sorte que son axe soit sensiblement vertical, le tube 11 occupant la position supérieure et étant relié, par son extrémité libre, soit directement à un marteau-pilon, par exemple, ou à une courte longueur de conduite souple menant au marteau pilon. L'extrémité libre du tube 10 est connectée à la conduite souple qui délivre de l'air ou de la vapeur sous pressi#on au marteau-pilon, cette conduite souple pendant vers le bas sous la forme d'une chaînette s'étendant du tube 10 jusqu'à une source convenable de fluide sous pression. L'amortisseur de chocs présente ainsi un chemin de passage pour le fluide sous pression entre la conduite souple et le marteau-pilon, par l'intermédiaire du tube '10, du passage 16 des orifices 14, du prolongement perforé 17 et du tube il. Lorsqu'un choc mécanique est transmis du marteaupilon à la conduite souple, le tube li s'arrête avec le marteau-pilon, tandis que le tube 10 continue à se déplacer vers le bas avec la conduite souple. Les tubes 10, 11 se déplaceront en conséquence axialement l'un par rapport à l'autre. Les unités de soufflets, 20, 21 permettront ce mouvement axial, tout en assurant la conservation d'un chemin de passage étanche pour le fluide sous pression.Les ressorts de traction 25 et les amortisseurs 26 s'opposent aux mouvements relatifs des deux tubes 10 et 11, ces ressorts 25-et ces amortisseurs 26 servant à arrêter progressivement le mouvement relatif, de sorte que la décélération entre les tubes 10 et 11, et' en conséquence la décélération de la conduite souple qui pend du tube 10 peut être réduite à un niveau qui peut être supporté en toute sécurité par la conduite souple. Lorsque le choc a été absorbé ou amorti, les ressorts de traction 25 ramenent ensuite les tubes 10 et 11 dans leur position initiale, sous le contrôle des amortisseurs 26. Dans le mode de réalisation décrit cidessus, le coefficient d'élasticité des ressorts 25 et la raideur des amortisseurs 26, dans les deux sens, peuvent être règlés afin de convenir aux conditions de mise en oeuvre.Le nombre des ressorts 25 et des amortisseurs 26, ainsi que leur position, peuvent également être ~choisis de la manière souhaité, bien qu'une configuration équilibrée devrait toujours être utilisée. De même, au lieu d'utiliser des ressorts et des unités d'amortissement séparés et distincts , on pourrait utiliser des unités combinées. Dans l'amortisseur de chocs modifié représenté sur la figure 2, les ressorts 25 et les amortisseurs 26 montés extérieurement dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1 sont remplacés par une seule unité d'amortisseur ressort montée intérieurement. Dazs ce mode de réalisation, les tubes 10 et il sont reliés l'un à l'autre par une paire d'unités de soufflets métalliques 20, 21, de la manière décrite en référence à la figure 1. Cependant, le prolongement 17 n'est perforé que sur une partie de sa longueur, en laissant un tronçon d'extrémité non perforé. Une plaque cônique 30 est soudée à l'intérieur de l'alésage du prolongement 17, à l'extrémité du tronçon perforé de ce dernier. Une unité d'amortissement 31, du type à piston et à double action, est montée coaxialement par rapport aux tubes 10 et 11 entre la plaque cônique 30 et le capuchon d'extrémité 15. Un ressort de traction hélicoïdal 32 est monté coaxialement par rapport à l'unité d'amortissement 31, les extrémités du ressort de traction 32 étant retenues par des bagues 33, 34 qui sont fixées à la plaque cônique 30 et au capuchon d'extrémité 15, respectivement. Deux manchons annulaires télescopiques 35 et 36 sont montés aux extrémités des tubes 10 et 11 respectivement, de sorte qu'ils entourent l'unité de soufflets 21. Ces manchons 35 et 36 protègent l'unité de soufflets 21 et limitent également la déformation radiale de cette unité de soufflets. L'amortisseur de chocs décrit en référence à la figure 2 fonctionnera exactement de la même manière que celui décrit en référence à la figure 1. L'unique ensemble 31 remplissant les fonctions des ressorts 25 et des amortisseurs 26 devra, bien entendu, être règlé de manière correspondante, afin de présenter les mêmes caractéristiques que l'agencement à plusieurs ressorts et à plusieurs amortisseurs représenté sur la figure 1. De même, si l'unité doit être utilisée avec, par exemple, une alimentation en vapeur sous pression, l'unité d'amortissement 31 devra être conçue pour un fonctionnement à haute température. Au- lieu d'utiliser des unités de soufflets métalli- ques afin de fermer de manière étanche les tubes 10 et il l'un par rapport à l'autre, l'étanchéité du chemin de passage du fluide peut être préservée au moyen de diaphragmes déformables qui roulent sur eux-mêmes, comme cela est représenté sur la figure 3. Dans cette variante de réalisation, une paire de tubes 50 et 51 sont à nouveau disposés coaxialement l'un par rapport à l'autre et sont agencés, à leurs extrémités éloignées, afin d'être connectés à des conduites souples ou à un connecteur monté sur un dispositif actionné par un fluide pressurisé. A son extrémité adjacente au tube 51, le tube 50 présente un tronçon d'extrémité 52 de plus grand diamètre, dont l'extrémité est rabattue et tournée vers l'intérieur de l'alésage du tube, afin de constituer un tronçon de paroi intérieure 53. Ce tronçon de paroi intérieure 53 s'étend sur une certaine partie de la longueur du tronçon 52 de plus grand diamètre du tube 50 et présente une série d'orifices 54 circonférenciellement espacés. L'extrémité libre du tronçon de paroi intérieu#re 53 est munie d'un collet 55. Une plaque d'obturation 56 en forme de coupelle-est fixée au collet 55, afin d'obturer l'alésage du tube 50 et de délimiter un passage annulaire 57 qui s1 étend du tube 50 jusqu'aux orifices 54. Une série de tubes d'event 58, circonférenciellement espacés,est fixée au travers des parois du tronçon de plus grand diamètre 52 du tube 50 et de la plaque d'obturation ou de fermeture 56. Le tube 51 présente une série d'orifices 60 espacés à une faible distance de l'extrémité du tube. L'alésage du tube 51 est obturé Juste sous les orifices 60 par la plaque 61, et cet alésage présente un tronçon d'extrémité 62 de plus grand diamètre. Le tube inte#rne 51 est monté coaxialement à l'alésage du tronçon de fermeture constitué par le tronçon de paroi interne 53 du tube 50 et par la plaque# de fermeture 56, de sorte que les orifices 60 sont radialement opposés par rapport aux orifices 54 du tronçon de paroi 53. Une unit, constituée de l'amortisseur 31 et d'un ressort de traction 32, du type décrit en référence à la figure 2, est montée coaxialement aux tubes 50 et 51, entre la plaque de fermeture 56 fixée à la paroi interne 53 du tube 50 et la plaque 61 du tube 51. La périphérie externe d'un diaphragme roulant 65 est bridée entre le collet 55 de la paroi interne 53 et la périphérie de la plaque de fermeture 56, et la périphérie interne de ce diaphragme est bridée au moyen d'une bague 66 contre l'épaulement 67 du tronçon 62 de plus grand diamètre du tube 51, le diaphragme s'étendant à l'intérieur de l'espace délimité entre les parois adjacentes de la plaque de fermeture 56 et du tronçon 62 de plus grand diamètre du tube 51. Un second diaphragme roulant 68 est bridé sur sa périphérie externe entre l'extrémité du tube 50 et un manchon à collet 69, et par sa périphérie interne entre un collet 70 du tube 51 et un manchon à collet 71, de sorte que le diaphragme s'étende à l'intérieur de l'espace annulaire délimité entre les manchons 69 et 71.Un autre manchon 72, monté sur le tube 51 et de manière télescopique avec le manchon 69, constitue un organe-de protection du diaphragme 61 contre les intempéries. L'amortisseur de chocs représenté sur la figure 3 fonctionne de la même manière que celui qui est représenté sur la figure 2. Les diaphragmes roulants 65 et 68 autorisent un mouvement axial des tubes 50 et 51, tout en préservant l'étanchéité du chemin de passage du fluide, de la même manière que les unités de soufflets métalliques 20. et 21. Les tuyaux d'event 58 permettent# à la chambre fermée délimitée entre l'extrémité du tube 51 et la plaque de fermeture 56 d'être maintenue à la pression atmosphérique et servent également à rigidifier la plaque de fermeture 56. Les caractéristiques des amortisseurs de chocs décrits ci-dessus, par exemple le coefficient d'élasticité et le mouvement axial autorisé, dépendront de l'application pour laquelle ils sont destinés à être utilisés, et ces caractéristiques peuvent être adaptées à l'application spécifique. A titre d'exemple2 un amortisseur de chocs destiné à la conduite souple d'alimentation en vapeur d'un marteaupilon peut, de manière conventionnelle, avoir un coefficient d'élasticité moyen de 400 N/mm, avec une course maximum de 50 mm et une course normale de mise en oeuvre de 25 mm. Cet amortisseur de chocs devrait réduire la décélération de la conduite souple d'une valeur qui est de l'ordre 40 g jusqu'à une valeur de 2 à 5 g, que la conduite souple est aisément capable de supporter. Différentes modifications peuvent être apportées sans sortir du cadre de 11 invention. Par exemple, dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, en utilisant des unités de soufflets 20, 21 présentant des coefficientsd'élasticité appropriés, le nombre et/ou le coefficient dtélasticité des ressorts de traction utilisés peuvent être réduits, ou des ressorts séparés et distincts peuvent ne pas être du tout nécessaires. Les amortisseurs utilisés dans la présente invention sont de préférence à double action et présente un plus grand coefficient d'amortissement en extension qu'en compression. De manière typique, des amortisseurs utilisés dans le mode de réalisation mentionné ci-desssus seraient de l'ordre de quatre fois plus raides en extension qu'en compression. Cependant, des amortisseurs ou absorbeurs de chocs à force constante peuvent être utilisés. REVENDICATIONS 1. Amortisseur de chocs destiné à être utilisé sur des conduites souples, caractérisé en ce qu'il comprend une paire d'éléments tubulaires télescopiques et déplaçables axialement (10, 11 ; 50, 51), les alésages desdits éléments tubulaires (10, 11 ; 50, 51) étant reliés l'un à l'autre par un passage non-axial délimité par une paire d'éléments d'étanchéité (20, 21 ; 65, 68) disposés entre les éléments tubulaires (10, 11 ; 50, 51), des moyens (25, 26 ; 31, 32) étant prévus afin de contrôler le mouvement axial relatif des éléments tubulaires (10, 11 ; 50, 51). 2. Amortisseur de chocs selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alésage de l'élément tubulaire externe (10, 50) est obturé à son extrémité télescopique par un tronçon de fermeture tubulaire (13, 15 ; 53, 56), ledit tronçon de fermeture tubulaire délimitant un passage annulaire (16 ; 57), une ou plusieurs ouvertures (14 ; 54) étant ménagée(s) dans le tronçon de fermeture tubulaire, et le passage annulaire s'ouvrant dans l'alésage du tronçon de fermeture tubulaire par cette ou ces ouvertures, l'élément tubulaire interne (11 ; 51) présentant un alésage borgne dont la paroi présente une ou plusieurs ouvertures (60), ledit élément tubulaire interne étant monté télescopique à l'intérieur de l'alésage du tronçon de fermeture tubulaire (13, 15 ; 53, 56) de l'élément tubulaire externe, de sorte que les ouvertures de l'élément tubulaire interne sont radialement opposées par rapport aux ouvertures du tronçon de fermeture tubulaire, une paire d'éléments d'étanchéité (20, 21 ; 65, 68) étant disposée entre les éléments tubulaires interne et externe, en des positions espacées de chaque côté des ouvertures de ces éléments, afin de délimiter un chemin de passage étanche pour le fluide entre les extrémités éloignées des éléments tubulaires. 3. Amortisseur de chocs selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu 'une ou plusieurs unités d'amortissement (26 ; 31) est ou sont montée(s) entre les éléments tubulaires afin-de contrôler le mouvement axial relatif des éléments tubulaires. 4.Amortisseur de chocs selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'unité d'amortissement ou chacune de ces unités (26, 31) est à double action. 5.Amortisseur de chocs selon la revendication 4,caractérisé en ce que l'unité d'amortissement ou chacune de ces unités(26,31)présente un plus grand coefficient d'amortissement en extension qu'en compression. 6.Amortisseur de chocs selon l'une quelconque des revendications l à 5,caractérisé en ce qu'il comprend des moyens élastiques (25,32) destinés à s'opposer élastiquement à l'extension axiale des éléments tubulaires. 7.Amortisseur de chocs selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une ou plusieurs unités (31, 323 combinées amortisseur/ressort de traction est ou sont fixées entre les éléments tubulaires. 8.Amortisseur de chocs selon l'une quelconque des -reven- dications 1 à 7,caractérisé-en ce que les éléments d'étanchéité se présentent sous la forme d'unités de soufflets métalliques (2#,2l). 9.Amortisseur de chocs selon l'une quelconque des revendications 1 à 7,caractérisé en ce que les éléments d'étanchéité se présentent sous la forme de diaphragmes déformables roulant sur eux-mêmes (65, 68). 10. Amortisseur de chocs selon l'une quelconque des revendications 1 à 79caractérisé en ce que les éléments d'étanchéité se présentent sous la forme de joints d'étanchéité glissants.