Brevet FR2567619A1 — publié le 19860117

DISPOSITIF POUR ABSORBER LES PULSATIONS COMPRENANT UN OU PLUSIEURS CORPS DE VANNE DIVISES EN DEUX PARTIES DONT CHACUNE EXECUTE UNE FONCTION CONVENABLE La présente invention concerne un dispositif à fluides sous pression applicable à un système hydrau- lique à huile et également un système hydraulique et, plus particulièrement>des moyens pour absorber ou amortir des pulsations ou un dispositif empêchant l'apparition de coups de bélier ou de pulsations dans ces dispositifs à fluide sous pression et qui sont également utilisables pour transférer ledit fluide. Dans cette catégorie d'appareils, il existe un appareil qui comprend une cuve cylindrique sous pres- sion, une entrée et une sortie, un diaphragme élasti- que cylindrique et un cylindre intérieur placé à l'intérieur de ladite cuve sous pression et présentant sur sa surface extérieure une pluralité d'orifices de communication, ces deux cylindres étant concentriques entre eux et disposés de l'extérieur vers l'intérieur et le cylindre intérieur agissant comme passage du fluide sous pression. Un ou plusieurs corps de vanne élastiques de forme cintrée, à savoir des lames de ressorts cintrées sont disposées, chacune étant couplée au cylindre intérieur par des goujons pour recouvrir les orifices de commaunication afin d'empêcher le diaphragme élastique d'être endommagé lorsqu'il est poussé dans les orifices de communication. (Voir brevet japonais 646410 et brevet U.S. n 3483892). Il est nécessaire que ces lames de ressorts cintrées soient fabriquées avec une épaisseur suffisante pour avoir une résistance qui empêche la lame de ressort de pénétrer dans les orifices de communication, lorsqu'elles sont poussées par le diaphragme en direc- tion des orifices de communications afin que les lames de ressort cintrées n'endommagent pas le diaphragme élastique. Cependant, si l'épaisseur du ressort était trop grande, la lame de ressort cintrée serait difficile à déformer et ces lames ne pourraient donc pas venir en contact étanche avec le contour cintré du cylindre intérieur pour fermer complètement les orifices de communication,même quand elles sont poussées par le diaphragme élastique, de sorte que le diaphragme élastique pénétrerait dans l'espace formé entre le cylindre intérieur et la lame de ressort. Il devient donc nécessaire de choisir une épaisseur de la lame de ressort cintrée suffisante pour satisfaire la condition ci-dessus. Cependant, une telle lame de ressort 1, sous l'influence de l'écoulement du fluide dans une direc- tion représentée par la flèche A3 sur la figure 18, serait poussée vers le haut sur les deux bords trans- versaux opposés la et lb sous l'effet de la force du fluide, tout en étant maintenue par le goujon 4. Par conséquent, il se produit une concentration de la force du fluide sur la lame de ressort 1 due à l'écou- lement du fluide au voisinage du goujon 4, qui pourrait conduire à une dégradation de la lame de ressort dans cette portion. Etant donné les inconvénients ci-dessus, l'inven- tion vise à empêcher ces difficultés de se produire en séparant, la robustesse et la fonction de l'élément de vanne cintrée considéré globalement, en deux fonc- tions distinctes réalisées par des éléments distincts, en réduisant ainsi l'importance de la déformation élastique respective de l'élément de vanne élastique et de l'élément de ressort. En fait, l'invention est un moyen d'absorption des impulsions ou un dispositif amortisseur, qui comprend, à l'intérieur de sa cuve cylindrique sous pression, un diaphragme élastique cylindrique, un cylindre intérieur présentant tout autour une plura- lité d'orifices de communication, ces deux éléments étant concentriques entre eux et avec la cuve sous pression, et un ou plusieurs éléments de vanne de forme cintrée sur le travers qui sont disposés le long de la surface extérieure du cylindre intérieur dans une posi- tion qui correspond à celle des orifices de communica- tion et qui sont capables d'être soulevés ou abaissés, dans lequel chaque élément de vanne se compose de deux parties ayant des fonctions séparées pour satisfaire chaque objet respectivementc'est-à-dire obtenir ainsi la robustesse et l'action de vanne nécessaires; le gaz contenu dans la chambre à gaz va se dilater et-le dia- phragme élastique va venir en-contact étanche avec le cylindre intérieur, mais, immédiatement avant cet instant de contact, le diaphragme élastique pousse une lame de ressort, par l'intermédiaire d'un élément de vanne élastique cintré, et pousse la lame de ressort cintré ou l'élément de vanne le long de la surface extérieure du cylindre intérieur de façon que sa forme cintrée se dilate en recouvrant et en fermant les orifices de communication par décharge du fluide con- tenu, tout en déformant la partie cintrée de la lame de ressort pour la dilater, au contraire, une augmen- tation de la pression du fluide entraînerait une dépression de la lame de ressort du fait de la pression du fluide traversant les orifices de communication, mais, la lame de ressort, étant donné son état qui consiste à être maintenue par un élément de vanne souple, peut avoir une plus grande rigidité, et peut présenter une déformation moins importante quand eile est poussée à sauter, ce qui remédie au problème de sa dégradation ou de sa détérioration. La figure 1 est une vue en coupe représentant une réalisation de l'invention; la figure 2 est une- vue plane en coupe le long de la ligne Il-II de la figure 1 représentant une partie importante de 1'in- vention à une échelle agrandie; les figures 3 et 4 sont des vues représentant la fonction de la réalisa- tion précédente; la figure 5 est une vue en plan re- présentant la pièce principale illustrée sur la figure 2; les figures 6 à 9 sont des vues en plan représentant une autre réalisation, dans ces figures 6 à 8, certaines vues correspondent à d'autres vues que celles de la figure 5 etla figure 9 est une vue correspondant à la figure 5; la figure 10 est une vue en coupe représentant encore une autre réalisation de l'invention; la figure I1l est une vue en élévation en coupe représentant l'autre réalisation de l'inven- tion qui correspond à celle qui est présentée sur la figure 1; la figure 12 est un graphe représentant une forme de signal de la pression appliquée au cours du test expérimental de l'invention; la figure 13 est une vue en plan représentant une autre réalisation de l'invention; les figures 14 à 17 sont des vues en plan représentant encore d'autres réalisations de l'invention, parmi lesquelles, la figure 14 est une vue agrandie de la partie principale qui correspond à l'illustration de la figure 2, la figure 15 est une vue en perspective de la pièce principale représentée sur la figure 14 et les figures 16 et 17 sont des vues représentant la fonction de la réalisation ci-dessus- et la figure 18 est une vue en élévation en coupe représentant le dispositif de l'art antérieur. Certaines réalisations typiques de l'invention vont être expliquées en se référant aux dessins annexés. Un cylindre d'entrée 12 et un cylindre de sortie 13 sont vissés et introduits respectivement sur une extrémité axiale et sur l'autre d'une cuve cylindrique sous pression 11, et ces deux éléments cylindriques 12 et 13 coopèrent pour fixer un cylindre intérieur 14 à ses deux extrémités axiales. Autour de la surface exté- rieure du cylindre intérieur 14, un diaphragme élas- tique cylindrique 15, fabriqué en un matériau élastique comme du caoutchouc ou un élastomère, est disposé con- centriquement, des portions de brides 16 s'étendant dans la direction radiale et dans la direction axiale sur ces deux extrémités axiales maintenues entre une bague de fixation 17 et le cylindre d'entrée 12 et entre l'autre bride de fixation 17 et le cylindre extérieur 13 respectivement. Sur les dessins, le numéro 100 désigne un élément de vanne cintré comprenant une lame de ressort cintrée 22 et un corps ou sabot de vanne élastique 25. En outre, une pluralité d'orifices 21 de comnuni- cation sont formés sur et traversent la paroi du cylin- dre intérieur 14, entre lesdits orifices de communica- tion 21 et le diaphragme élastique 15, sont intercalées une ou plusieurs lames de ressort cintrées 22 qui sont couplées au cylindre intérieur par un ou plusieurs goujons 24 pouvant glisser radialement par rapport aux autres éléments è coupler; en outre, un élément ou sabot de vanne 25 élastique cintré qui doit être laminé avec chaque lame de ressort 22 est intercalé entre la lame de ressort 22 et la tête 24a du goujon 24. La lame de ressort 22, du fait de sa propre élasticité, peut normalement être soulevée dans sa portion intermédiaire transversale en s'écartant de la surface extérieure du cylindre intérieur 14, tandis que les bords latéraux transverses 22a et 22b sont maintenus en contact avec la surface extérieure du cylindre intérieur 14 comnme on peut le voir sur la figure 2. Le rayon intérieur R2 du sabot de vanne élastique est par construction, égal à la sonnmme des rayons extérieurs RI du cylindre intérieur 14 et de l'épais- seur t de la lame de ressort 22, tandis que le rayon R3 de la lame de ressort 22 est inférieur au rayon extérieur R1 du cylindre intérieur 14, (R2. RI + t, R3 La largeur transversale L de la lame de ressort 22 est supérieure à la fois à la longueur I entre les parois extérieures 21b de deux orifices de communication adjacents 21 et à la longueur transversale 1 du sabot de vanne élastique 25, qui est elle-même supérieur à la distance L1entre les parois intérieures 21a de deux orifices de communication adjacents 21 du cylindre inférieur 14. (L > 1 > L1). La longueur longitudinale H de la lame de ressort est supérieure à la longueur h du sabot de vanne élas- tique 25, en plus, la largeur D de la portion du tronc central de la lame de ressort est supérieure à la lar- geur d du tronc central du sabot de la vanne élastique et la largeur d est supérieure au diamètre de la tête 24a du goujon. (H > h, D > d). La Iargeur B de la portion en forme de branche 22c de la lame de ressort 22 est inférieure à la lar- geur b de la portion en forme de branche 25c du sabot de vanne élastique 25, laquelle largeur b est supé- rieure au diamètre D1de l'orifice de communication (B > b > D1). Lorsque la pression du fluide circulant depuis le cylindre d'entrée 12 en direction du cylindre de sortie 13 diminue, ce qui permet à la pression du gaz contenu dans la chambre sous pression 27 délimitée entre le diaphragme élastique 15 et la cuve sous pres- sion 11, de dépasser la pression du fluide afin que le diaphragme élastique 15 puisse être poussé en di- rection du centre du cylindre intérieur 14, la tête 24a du goujon 24 est poussée en direction du centre par le diaphragme élastique 15, si bien que les bords latéraux transverses 25a et 25b du sabot de vanne élastique 25 et les bords latéraux 22a et 22b de la lame de ressort 22 devraient glisser dans la direction indiquée par la flèche A23 pour modifier leur forme et élargir la partie de la section droite cintrée, globalement, finalement leur forme-est trans- formée depuis la forme indiquée sur la figure 2 jus- qu'à la forme de la figure 4, les orifices de commu- nication 21 du cylindre 14 sont complètement recouverts par la lame de ressort 22. 1O Ensuite, si la pression hydraulique dans le cy- lindre intérieur 14 augmente au-delà de la pression du gaz contenu dans la chambre à gaz 27, le fluide pousse la lame de ressort 22 et les corps de vanne élastiques 25 à se déplacer vers le haut, le liquide circule par les orifices de communication 21 en direc- tion de la flèche A21 et en passant encore par les faces latérales de la portion de la branche 22c de la lame de ressort, en poussant ainsi et en élargissant le diaphragme élastique 15 en direction de la face intérieure de la cuve sous pression. A ce moment, la portion 22d de la lame de ressort qui se trouve exac- tement au-dessus de l'orifice de communication 21 est capable de se déformer sous l'influence d'une impor- tante force du fluide, mais, puisqu'une force de réac- tion importante se produit, il n'y a pratiquement aucune crainte de provocation d'une déformation impor- tante. Ainsi, la lame de ressort 22 change de forme en passant de l'état représenté sur la figure 4 à celui de la figure 2 par des stades presque semblables à celui quii est présenté sur la figure 3, de sorte que les orifices de communication 21 du cylindre inté- rieur puissent être complètement ouv-erts. incidemlent, 30 est un passage de circulation du fluide et 31 désigne une ouverture d'arrivée de gaz, par laquelle un gaz convenable, comme par exemple 8 2567619 de l'azote a été précédemment introduit pour maintenir l'intérieur de la chambre à gaz sous une pression voulue. Le numéro 32 désigne un certain nombre d'ori- fices convenables transperçant le cylindre intérieur 14 et qui sont formés indépendamment des orifices de communication 21 tandis que 24b est une extrémité arrière du goujon 24 qui agit en coopération avec la tête 24a du goujon pour servir de bouchon. 33 est un petit orifice ouvert à travers la lame de ressort 22 et l'élément de vanne élastique 25. Selon les explica- tions données ci-dessus, la partie de la vanne qui se situe au-dessus des orifices de communication et qui leur est adjacente est maintenue par un élément de vanne élastique cintré ayant une force de résistance à la pression quand un fluide de travail peut la traverser, par conséquent aucune déformation appréciable ne peut intervenir au-delà de la limite acceptable. Puisqu'une telle déformation est d'une amplitude telle qu'elle n'entraîne aucune distorsion permanente, on peut empêcher l'apparition d'une dégradation de la lame de ressort. Par ailleurs ila été confirmé au moyen de tests appliquant une charge fluctuante consistant en un fluide sous une pression P (bars) à des échantillons de lames de ressort, que les échantillons de type classique qui n'avaient aucune vanne élastique ont été détériorés après environ 80. 000 cycles de charges tandis que les spécimens du type ayant un élément de vanne élastique selon l'invention n'ont pas été dété- riorés même après avoir subi 7.500.000 charges cycli- ques dans des conditions de test totalement identiques. L'invention ne doit pas être considérée comme limitée aux réalisations décrites ci-dessus, mais elle peut être appliquée de bien d'autres manières, par exemple, comme l'indique la figure 6, la lame de ressort 22 peut présenter des orifices fins 33 sur son axe central ainsi que des orifices ovales 34 en des positions qui correspondent à celles de la portion rentrée définie entre les portions des branches 22c de la lame de ressort 22 de la réalisation précédente. Par ailleurs, si on ajoute des orifices de commu- nication 35 d'une autre forme, comme on peut les voir sur les figures 7 et 8, aux lames de ressort 22 et 22a qui sont présentées sur les figures 5 et 6, le fluide peut circuler par ces orifices 35, par conséquent, la pression du fluide agissant sur les lames de ressort 22 et 22a serait réduite et par conséquent, la fatigue à laquelle les lames de ressort sont soumises serait également réduite. Bien qu'une pluralité d'éléments de vanne élasti- ques de mêmes dimensions peuvent être laminés l'un après l'autre, il est également préférable, comme on peut le voir sur la figure 9, de réduite la longueur transversale de ces lames de ressort 1, 11, 12, l'une après l'autre (1 > 1a > 12). De plus, comme on peut le voir sur la figure 10, si un élément protecteur 39 ayant une surface supérieure à celle de l'une ou l'autre parmi la lame de ressort 22 ou l'élément de vanne élastique, fabriqué par exemple en Teflon (marque déposée) est placé radialement à l'extérieur de l'élêeient de vanne élastique 25, le diaphragme élastique ne serait plus directement en contact ni avec la lame de ressort 22 ni avec l'élément de vanne élastique 25 ni avec les corps de vanne. Ainsi, puisqu'il n'y a aucune crainte pour que le diaphragme élastique 15 pénètre dans, ou soit pincé par l'espace formé ou bien entre le cylindre inférieur 14 et les bords latéraux transverses 22a et 22b de la lame de ressort 22, ou bien entre la lame de ressort 22 et les bords latéràux transverses a et 25b de l'élément de vanne élastique 22, on peut empêcher la détérioration du diaphragme élastique de façon plus efficace. En outre, comme on le voit encore sur la figure 13, si un nombre convenable d'orifices de communication sont prévus sur l'élément protecteur 39, étant donné qu'une partie du fluide va circuler par l'orifice de passage 40, lorsque le fluide s'écoule vers l'intérieur ou vers l'extérieur de cet élément par suite de la variation de l'état du fluide dans le passage de fluide , la résistance opposée à la circulation du fluide par l'élément protecteur 39 mentionné ci-desssus peut être réduite. Par conséquent, lorsque la distance entre le passage de circulation 30 et le diaphragme élastique est réduite et que le passage est élargi, ce qui aboutit à réduire la résistance du circuit à la cir- culation, il devient donc possible de réaliser l'absorption des pulsations fluides d'une manière très efficace. Les bords latéraux transverses d'un élément de vanne élastique ou d'un corps de vanne peuvent être placés à mi-chemin entre les bords laté- raux transverses d'une lame de ressort et deux orifi- ces de communication de la paroi extérieure 21b. Lorsqu'une lame de ressort se déforme sous l'influence de la pression du fluide appliqué à travers plusieurs trous de communication qui corres- pondent, les bords latéraux transverses de l'élément de vanne élastique agissent comme points supports ou points d'appui, mais, puisque la portion de la lame de ressort qui se trouve au-dessus et à côté des orifices de communication dans lesquels la pression du fluide devient très élevée sont complètement recouverts par l'élément de vanne élastique corres- pondant, la force exercée par le fluide est dispersée 2567619. ll et aucune force d'amplitude notable n'est appliquée à la partie de la lame de ressort qui n'est pas recouverte par l'élément de vanne élastique. La figure 11 représente une barrière de transfert qui peut également être utilisée pour transférer un fluide et auquel l'invention s'applique aussio Sur les dessins, 36 désigne une vanne à plongeur, 37 est un ressort de vanne à plongeur et 38 un bouchon de raccor- dement. Une autre réalisation de l'invention va maintenant être expliquée, dans laquelle est construite une vanne cintrée 100 comprenant une lame de ressort 22 et un élément de vanne élastique 25, comme on peut le voir sur les figures 14 à 17, de façon que la lame de ressort cintrée 22 soit assemblée sur la face intérieure radiale, c'est-à-dire sous l'élément de vanne élastique cintrée 25 des dessins et soit capable de monter et de descendre librement en fonction de la pression appli- quée. Lorsque la pression du fluide circulant depuis le cylindre d'entrée 12 en direction du cylindre de sortie diminue en permettant à la pression du gaz confiné dans la chambre à gaz 27 délimitée entre le diaphragme élastique 15 et la cuve sous pression de dépasser la pression du fluide accompagnant la dépression du dia- phragmie élastique 15 en direction du centre du cylindre intérieur 14, alors la tête 24a d'un goujon 24 est poussée par le diaphragme élastique 15 dans la même direction. Du fait de ce mouvement, les deux bords latéraux transverses 25a et 25b de l'élément de vanne élastique , en même temps que les deux bords latéraux 22a et 22b de la lane de ressort 22, vont glisser dans la direction indiquée par la flèche A23, ce qui se tra- duit par une déformation quidétend leur partie cintrée globalement, et enfin ces parties correspon- dantes passent de l'état représenté sur la figure 14 à l'état représenté sur la figure 17,de sorte que les orifices de communication 21 du cylindre intérieur 14 sont complètement recouverts par la lame de ressort 22. Si la pression du fluide dans le cylindre intérieur augmente en dépassant celle de la chambre à gaz 27, le fluide peut s'écouler par les orifices de communication 21 dans la direction de la flèche A21, en permettant à la lame de ressort 22 de s'écarter du cylindre inté- rieur 14 et pousse et dilate de diaphragme élastique 15. Dans ces conditions, la lame de ressort 22 est soumise à une force du fluide dirigée dans la direction représentée par la flèche A21 si bien que la lame de ressort est déformée tout en étant soutenue par deux bords opposés transverses 25a et 25b de l'élément de vanne élastique 25, alors que les deux bords latéraux opposés 22a et 22b de la lame élastique 22 vont passer de la forme représentée sur la figure 17 à la forme légèrement soulevée qui est représentée sur la figure 16, de façon que les orifices de communication 21 du cylindre intérieur soient complètement ouverts. De la manière qui vient d'être décrite, lorsque chaque lame de ressort est déformée de façon élastique en effectuant une action de fermeture ou d'ouverture du passage du fluide par les orifices de communication, étant donné que la force agissant sur la lame de ressort est supportée par ou dispersée par les bords latéraux transverses ou par la totalité du corps de la vanne, il n'y a aucun problème de concentration d'effort sur la vanne à proximité de la tête du goujon. Puisque l'étendue de la déformation de la lame de ressort peut être réduite, on empêche ainsi la lame de ressort d'être endommagée. 13 2567619 REVENDICATIONS 1. Dispositif absorbant les impulsions comprenant une cuve cylindrique à pression; un diaphragme élasti- que cylindrique et un cylindre inférieur sur le pourtour duquel sont formés un ou plusieurs orifices de communi- cation, le diaphragme cylindrique et le cylindre intérieur étant disposés à l'intérieur de la cuve sous pression, concentriques avec cette cuve et concentriques entre eux; dans lequel ledit dispositif comprend, un ou plu- sieurs éléments de vanne élastiques cintrés et une ou plusieurs lames de ressortles deux éléments étant lami- nés ensemble et disposés le long de la surface extérieure dudit cylindre intérieur en étant capables d'ûtre soule- vés ou abaissés en fonction de l'importance de la pression du fluide appliquée,dans lequel la vanne cintrée assure une fonction renforcée de résistance suffisante à la pression et possède les propriétés d'un ressort grace aux deux éléments distincts qui constituent la vanne. 2. Dispositif absorbant les impulsions selon la revendication 1, dans lequel ladite ou lesdites lames de ressort sont disposés radialement à l'intérieur dudit élément de vanne élastique, et ladite vanne cintrée est séparée en un élément de vanne cintrée ayant une résistance suffisante à la pression et un ou plusieurs ressorts de façon que chaque élément assure une fonction distincte mais convenable. 3. Dispositif absorbant les impulsions selon la revendication 2, dans lequel ladite ou lesdites lames de ressort présentent un ou plusieurs orifices de comnmunication et dans lequel ladite vanne cintrée est séparée en un élément de vanne cintré ayant une résis- tance suffisante à la pression et un ou des ressorts de façon que chaque élément exerce une fonction dis- tincte mais convenable. 4. Dispositif absorbant les impulsions selon 14 2567619 la revendication 2, dans lequel le bord latéral trans- verse de chaque élément de vanne élastique est placé entre les éléments latéraux transverses de la lame de ressort et la paroi extérieure de l'orifice de commu- nication correspondant et ladite vanne cintrée est séparée en un élément de vanne cintré ayant une résis- tance suffisante à la pression et un ou plusieurs ressorts de façon que chaque élément ait une fonction distincte mais convenable. 5. Dispositif absorbant les impulsions selon la revendication 2, dans lequel ladite vanne élastique est constituée d'une pluralité d'éléments de vanne lamifiés l'un après l'autre et en ce que la vanne cintrée est séparée en un élément de vanne cintré ayant une résistance suffisante à la pression et un ou plu- sieurs ressorts de façon que chaque membre ait une fonction distincte mais convenable. 6. Dispositif absorbant les impulsions selon la revendication 5, dans lequel chacun parmi la pluralité des éléments de vanne lamifiés a des dimensions infé- rieures depuis le bas jusqu'à la couche supérieure et en ce que ladite vanne cintrée est séparée en un élé- ment de vanne cintré ayant une résistance suffisante à la pression et un ou plusieurs ressorts de sorte que chaque élément assure une fonction distincte mais convenable. 7. Dispositif absorbant les impulsions selon la revendication 2, dans lequel chaque élément de vanne élastique est équipé d'un élément protecteur sur son côté radialement extérieur et ladite vanne cintrée est séparée en un élément de vanne cintré ayant une résistance suffisante à la pression et un ou plusieurs ressorts de façon que chaque élément ait une fonction séparée mais convenable.