Brevet FR2623570A1 — publié le 19890526

MultipLicateur de pression à fLuide intermédiaire La présente invention concerne un multiplicateur de pression à fluide intermédiaire. Les multiplicateurs de pression de liquide permettant, à partir d'un liquide sous pression relativement faible, de fournir un liquide sous des pressions très élevées ont déjà été écrits. Ces appareiLs utilisent le plus souvent des pistons de diamètres différents ou pistons à effet différentiel. Ces multiplicateurs de pression permettent d'atteindre assez faciLement des pressions nettement supérieures à 3 000 bars. Les liquides sous pression obtenus à la sortie de ces multiplicateurs de pression sont généralement employés pour alimenter des buses de diamètres relativement faibLes permettant différents types de travaux du type de ta découpe, de l'érosion ou de l'abrasion. Les domaines techniques dans lesquels ces liquides sous pression sont utilisables sont variés ; on mentionnera cependant un intérêt tout particulier pour la découpe rapide de divers matériaux. Les multiplicateurs connus, s'ils sont simples dans leur principe, connaissent, pour leurs réalisations, des difficultés non négligeables. Parmi ces difficultés, l'une des plus importantes se situe au niveau du système d'étanchéification qui doit assurer une étanchéité parfaite entre le fluide sous pression relativement basse et le fluide comprimé sous très haute pression ; c'est donc le système qui assure l'étanchéité autour du piston compression haute pression. En effet, on sait que Le liquide (généra-lement de l'eau) porté à tres haute pression présente souvent, du fait d'un éventuel prétraitement nécessaire et du fait de son état physique, des propriétés corrosives importantes vis-à-vis des matériaux, sous tension, avec lesquels ledit liquide est en contact. La présente invention a pour objet un multiplicateur de pression d'un type nouveau qui permet de surmonter la difficulté mentionnée ci-dessus. Le nouveau multiplicateur selon l'invention est caractérisé en ce que, entre le piston assurant la compression du liquide porté à très haute pression et ledit liquide, on interpose un fluide intermédiaire, ledit fluide intermédiaire étant séparé du fluide porté à haute pression au moyen d'un élément déformable étanche, tel qu'un soufflet. L'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui va suivre et qui décrit un exemple de réalisation de cette invention ; des caractéristiques complémentaires de l'invention seront indiquées au fur et à mesure des explications fournies. Les figures 1 et 2 illustrent l'invention. - la figure 1 et une vue schématique du principe d'un multiplicateur, connu, de pression, - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un multiplicateur de pression selon l'invention. La figure 1 est une vue schématique simplifiée d'un multiplicateur de pression connu (Sciences et Techniques juilletaoût 1985). Sur cette figure, on voit - un piston 1 à double effet se déplaçant dans un cylindre 2 sous l'influence d'un liquide que l'on admet alternativement, d'un côté puis de l'autre dudit piston, par l'intermédiaire des canalisations 3 et 4, - que de chaque côté du piston 1 et solidaires dudit piston ont été fixés des pistons haute pression 5 et 6 (dits ci-après pistons plongeurs) ; chacun de ces pistons se déplace dans un cylindre 7 et 8 ; le rapport des surfaces entre le piston 1 et les pistons plongeurs 5 et 6 étant par exemple de 20, la pression exercée sur le liquide situé dans la chambre de compression en tête des pistons plongeurs 5 et 6 sera donc d'environ 20 fois la pression exercée sur le piston 1.En bout des pistons plongeurs sont donc situées des chambres de compression 9 et 10 très haute pression ; ces chambres sont alimentées en liquide à comprimer par les canalisations 11 et 12 ; la décharge du liquide comprimé sous très haute pression s' effectue respectivement par les canalisations 13 et 14 ; bien évidemment les canalisations 11, 12, 13 et 14 sont pourvues de clapets convenables, - en 15 un accumulateur dont La fonction est d'atténuer les variations de pression dans la canalisation de décharge 16 ; cet accumulateur peut être monté en série ou en dérivation sur la canalisation de décharge, - en 17 une buse, dans laquelle arrive le liquide sous haute pression, qui permet l'utilisation souhaitée dudit liquide. Sur la figure 2, qui est une coupe schématique longitudinale d'un multiplicateur de pression selon l'invention, on retrouve les parties essentielles de la figure 1 à savoir - en 1 le piston double effet qui se déplace dans le cylindre 2 sous l'influence d'un liquide qui- est admis alternativement par les canalisations 3 et 4, - les pistons haute pression (ou pistons plongeurs) 5 et 6 se déplaçant dans les cylindres 7 et 8 ; à l'extrémité des pistons 5 et 6 sont disposées des chambres de compresssion 9 et 16 dont l'aménagement sera discuté ci-après ; les chambres 9 et 10 sont alimentées en liquide à comprimer par les canalisations 11 et 12 et le liquide sous pression est évacué par les canalisations 13 et 14, - les chambres de compression 9 et 10 sont divisées en deux parties par un dispositif élastique déformable représenté sur l'exemple par un soufflet 18. Ce soufflet est fixé par son extrémité ouverte au fond de la chambre de compression, il comporte à son autre extrémité qui est fermée une pLaque étanche 19. On notera que la partie de la chambre de compression où est logé ledit soufflet peut être d'un diamètre inférieur, égal ou supérieur au diamètre du cylindre qui renferme Le piston plongeur. Dans le cas particuLier décrit, ce diamètre de la chambre de compression est supérieur à celui dudit cylindre. Ainsi, il se forme une chambre étanche entre l'extrémité du piston plongeur 5 et 6 et Le soufflet 18 ; cette chambre étanche est selon L'invention reliée à l'extérieur par les canalisations 20 et 21 et 22-23, chacune de ces canalisations étant pourvue d'un clapet ; dans cette chambre étanche, on admet un fluide interca Laire. On notera que ce fLuide intercalaire emplit un espace délimité par l'extrémité du piston de compression, la surface exté rieure du soufflet et la surface intérieure de la chambre de compression. Ce fluide intercalaire doit être choisi pour ses propriétés sous moyennes et hautes pressions ; on utilisera avantageusement des huiles dont la compressibilité est de l'ordre de grandeur de celle du liquide à comprimer, mais qui posséderont vis-å-vis des matériaux, avec lesquels elles sont en contact, une agressivité moindre et, vis-à-vis des systèmes d'étanchéité portés à l'extré- mité des pistons plongeurs, des propriétés lubrifiantes améliorant la tenue, dans le temps, desdits systèmes. On peut faire en outre, notamment en se référant à cette figure 2, les remarques suivantes - par soufflet 18 utilisable dans l'invention, on entend tout dispositif connu, étanche, dont la fonction est de se déformer élastiquement sous l'influence d'une pression convenable. On choisira par exemple et de préférence un soufflet connu en lui-même constitué par assemblage de flans ayant des formes adéquates.Ce type de matériel a donné à ce jour d'excellents résultats, - sur la figure 2, on notera que le diamètre du soufflet (et de sa plaque étanche terminale 19) étant supérieur au diamètre du cylindre dans lequel se déplace le piston plongeur, ladite plaque terminale 19 vient, lorsque le soufflet est en position détendue, en butée contre l'extrémité dudit cylindre, - sur la figure 2, on a représenté en 24 deux conduits qui relient entre elles les deux faces opposées du piston 1 mais qui peuvent être déconnectés, lors du fonctionnement normal du dispositif, par un pointeau démontable porté par un doigt de détection 25 ; ; la communication entre les deux conduits 24 (par ouverture dudit pointeau) n'est réalisée lors de pures de î'appereil, - sur la figure 2, on peut voir que, à l'intérieur de la chambre de compression, on a fait figurer une pièce solidaire à l'une de ses extrémités de la plaque étanche 19 et pouvant se déplacer dans une petite chambre 26 située au bout de la chambre de compression proprement dite. Cette pièce fait fonction de guide pour les déplacements du soufflet, elle est bien évidemment aménagée (méplats, ouvertures,.. . de façon à ne pas gêner l'écou lement du liquide dans la chambre de compression, et peut comporter un pointeau à son extrémité. - le doigt de détection 25 solidaire du piston 1 se déplace, en même temps que ledit piston, dans une lumière ménagée dans la paroi du cylindre 2. Ce doigt de détection se déplacera devant plusieurs capteurs de positions (représentés en 27, 28, 29) ; ces capteurs sont chargés de commander les divers dispositifs électriques et éLectroniques qui ont pour fonction de commander convenablement les ouvertures et fermetures des divers clapets orientant l'écoulement des liquides dans les canalisations. La position de ces capteurs est réglable afin d'ajuster au mieux dans le cycle les points de déclenchement. Pendant la phase de compression du liquide porté à très haute pression, un équilibre naturel de pressions s 'établit entre ledit liquide et le liquide intermédiaire. La différence de pression entre les deux liquides est faible. Pendant la phase de détente, l'élasticité propre du soufflet aura tendance à provoquer le déploiement dudit soufflet mais il est souvent souhaitable de renforcer cette action due à l'élasticité du soufflet et, pour cela, on maintient la pression à l'intérieur du soufflet à une valeur légèrement supérieure à celle régnant à l'extérieur du soufflet. On signalera enfin que l'un des avantages de la présente invention, à savoir l'utilisation d'un liquide intermédiaire, consiste à pouvoir mieux, par l'intermédiaire du contrôle dudit liquide intermédiaire, contrôler les conditions opératoires au niveau du piston plongeur. C'est ainsi que l'on pourra, par l'orga- nisation de circuits convenables de type connu, contrôler la qualité du liquide intermédiaire pour maintenir notamment ses propriétés Lubrifiantes et/ou détecter une usure éventuelle du système d'étanchéité dudit piston et évacuer si nécessaire les caLories générées lors des compressions. La gestion de ces divers circuits est commandée par le capteur (29). REVENDICATIONS 1. Multiplicateur de pression comportant un piston à double effet (1), actionné par un liquide, et solidaire de pistons plongeurs (5, 6) dont les mouvements compriment dans des chambres de compression (9, 10) un liquide tel que de l'eau à des pressions supérieures à environ 3 000 bars, caractérisé en ce que, entre le piston plongeur (5, 6) et le liquide comprimé dans la chambre de compression (9, 10), on interpose un liquide intermédiaire, ledit liquide intermédiaire étant séparé dudit liquide comprimé par un élément déformable (18) assurant l'étanchéité entre ces deux liquides. 2. Multiplicateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément déformable est un soufflet. 3. Multiplicateur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le soufflet est du type de soufflet constitué par l'assemblage de flans. 4. Multiplicateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le déplacement du soufflet est guidé par une pièce, convenablement aménagée pour permettre un écoulement du liquide comprimé, se déplaçant dans une petite chambre (26) ménagée en bout de la chambre de compression. 5. Multiplicateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le piston double effet (1) porte un doigt de détection (25) qui, se déplaçant devant des capteurs (27, 28, 29), permettra de commander les ouvertures et fermetures des divers clapets de l'appareil. 6. Multiplicateur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte une pompe de gavage permettant de contrôler lorsque nécessaire la différence de pression entre les liquides situés de part et d'autre du soufflet.