Brevet FR2631046A1 — publié le 19891110

La présente invention concerne une matière pour coussins élastiques conformément au préambule de la revendication 1. Une telle matière pour coussins élastiques est utilisée par exemple dans des amortisseurs d'oscillations, étant donné qu'elle présente une bonne élasticité, une bonne capacité de charge mécanique et un frottement interne élevé. Pour de nombreux cas d'application, il serait à présent avantageux de disposer d'une matière pour coussins élastiques capable de fournir additionnellement une étanchéité à 'égard d'un milieu gazeux ou liquide en circulation, substantiellement sans influencer défavorablement ses propriétés mécaniques mentionnées plus haut. A cet effet, la présente invention fournit une matière pour coussins élastiques conformément à la revendication 1. Dans le cas de la matière pour coussins élastiques suivant l'invention, la couche de retenue étanche au milieu en circulation se trouve insérée entre les couches compactées de matière tricotée, travaillée, tissée ou appliquée. La couche de retenue est supportée mécaniquement des deux côtés par les fils ou les fibres formant la matière, selon une distance entre appuis extrêmement faible (grandeur des mailles ou écartement des fibres). De par cet appui pratiquement continu, la couche de retenue ne se trouve soumise qu'à de faibles forces mécaniques même en présence de charges de pression élevées, de sorte que la couche de retenue peut être une couche mince et flexible. Une telle couche de retenue mince et flexible n'exerce aucune influence sensible sur le comportement élastique de la matière pour coussins élastiques. Etant donné que les contacts mutuels seulement d'un faible nombre de fils ou de fibres se trouvent modifiés par la présence d'une telle couche de retenue, le pouvoir de dissipation d'énergie de la matière pour coussins élastiques reste inchangé. Les propriétés mentionnées ci-avant s'appliquent pareillement à des charges mécaniques accusées par la matière pour coussins élastiques de façon perpendiculaire ou parallèle à la couche de retenue. Des perfectionnements avantageux de l'invention sont donnés dans les sous- revendications. Une matière pour coussins élastiques, telle que celle spécifiée à la revendication 2, peut également être employée à des températures élevées. De par le perfectionnement de l'invention suivant la revendication 3, il est également possible d'utiliser des feuilles de métal plus épaisses pour la couche de retenue, étant donné que celles-ci peuvent prendre part, le cas échéant par déformation plastique, au compactage des couches de matière et à un fermage de la matière pour coussins élastiques lors de la fabrication du produits finis (par exemple le courbement de pièces de matière de façon à -2- 2631046 former un anneau fermé). Le perfectionnement de l'invention suivant la revendication 4 est avantageux du point de vue d'une étanchéité accrue et du point de vue du maintien de l'étanchéité dans le cas.d'une éventuelle détérioration d'une des couches de retenue. De par le perfectionnement de l'invention suivant la revendication 5, il est également veillé à ce que les voies de fuite entre les extrémités des couches de retenue et les surfaces périphériques de la matière pour coussins élastiques, perpendiculaires aux couches de retenue, se trouvent obturées. Il est par ailleurs obtenu, suivant la revendication 6, une liaison particulièrement intime entre les couches de retenue extérieures installées sur les surfaces de la matière pour coussins élastiques et les surfaces périphériques de la matière pour coussins élastiques, situées sous lesdites couches de retenue extérieures, étant donné que les couches de retenue se trouvent pressées sous déformation plastique contre lesdites surfaces périphériques, Le perfectionnement de l'invention suivant la revendication 7 est avantageux du point de vue d'une étanchéité particulièrement bonne vis-à-vis du milieu en circulation, aux endroits o se rencontrent les couches de retenue intérieures et les couches de retenue extérieures. De par le perfectionnement de l'invention suivant la revendication 8, il est assuré une bonne étanchéité élastique également entre deu.x pièces en mouvement l'une par rapport à l'autre, le mouvement relatif entre ces deux pièces étant possible selon de faibles forces. Lorsqu'une matière pour coussins élastiques est fabriquée conformément à la revendication 9, les couches de retenue peuvent alors être insérées dans la matière sans coût supplémentaire important, lors de la fabrication de la matière pour coussins élastiques. Le perfectionnement de l'invention suivant la revendication 10 est avantageux du point de vue de la manipulation des minces couches de retenue, de sorte qu'en règle générale ces couches ne doivent pas être manipulées séparément et sont au contraire réunies de manière à former une couche épaisse de matière. Le perfectionnement de l'invention suivant la revendication 11 est également avantageux du point de vue d'une introduction aisée des couches de retenue dans la pile de couches de matière, sur base de laquelle la matière pour coussins élastiques est alors fabriquée par compactage. Le perfectionnement de l'invention suivant la revendication 12 permet également d'intégrer de telles couches de retenue dans une matière pour coussins élastiques, lesquelles sont disposées perpendiculairement au sens de pressage défini pour le compactage. 26310.46 L'invention est exposée de manière plus détaillée par la suite à l'aide d'exemples de réalisation, par référence au dessin. Il y est illustré: Figure 1: un tronçon d'une couphe de matière, laquelle sert de matière de départ lors de la fabrication de matière pour coussins élastiques; Figure 2: une coupe transversale d'une variante de couche de matière pour coussins élastiques; Figure 3: une coupe transversale d'une a-utre variante de couche de matière destinée à la fabrication de matière pour coussins élastiques; Figure 4: une pile de couches de matière destinée à la fabrication de matière pour coussins élastiques, ainsi que des coupes transversales de deux matières différentes pour coussins élastiques, lesquelles comportent des couches de retenue étanches au milieu en circulation; Figure 5: une coupe axiale d'un outil destiné à la fabrication d'un coussin élastique annulaire, ainsi qu'une coupe axiale du coussin élastique fabriqué, lequel comporte des couches de retenue disposées dans le sens circonférentiel; Figure 6: différents stades de la fabrication d'une matière pour coussins élastiques en forme de douille, laquelle comporte des couches de retenue disposées de manière perpendiculaire à l'axe de la douille; Figure 7: une coupe axiale d'une matière pour coussins élastiques de forme annulaire, comportant une couche de retenue disposée dans le sens circonférentiel et deux couches de retenue annulaires disposées sur les faces de l'anneau; Figure 8: une coupe axiale d'un amortisseur d'oscillations réalisé en utilisant une matière pour coussins élastiques de forme annulaire suivant la figure 7; Figure 9: une coupe axiale d'un amortisseur d'oscillations similaire à celui de la figure 8, lequel est toutefois pourvu d'un élément d'appui rempli de liquide; Figure 10: une coupe axiale de l'extrémité d'un raccord ou d'un cylindre obturé par une plaque, dont l'étanchéité est assurée par une matière pour coussins élastiques de forme annulaire comportant une couche de retenue disposée dans le sens circonférentiel; et Figure 11: une coupe axiale d'une partie d'un cylindre moteur, dont le segment de piston est formé par une matière pour coussins élastiques de forme - annulaire comportant deux couches de retenue parallèles aux faces de l'anneau. La figure 1 montre une couche de matière, désignée dans l'ensemble par le numéro 10, destinée à la fabrication de matière pour coussins élastiques. La couche de matière 10 est une structure composite constituée d'une couche de base 12 fabriquée au moyen de fils 14 présentant une élasticité de flexion, maintenus mécaniquement ensemble. -4- 2631046 Les fils 14 sont typiquement en acier, en particulier en acier spécial, et sont soit tricotés de façon lâche, comme représenté en 16, soit tissés, le sens des fils de chaîne ou de trame pouvant être parallèle aux bords longitudinaux de la couche de base 12, comme représenté en 18, soit tissés de façon à ce que les fils de chaîne et de trame forment un angle fini de 45. par exemple avec les bords longitudinaux de la couche de base 12, comme représenté en 20. Les fils de la couche de base 12 peuvent cependant également former une nappe, un feutre ou une structure appliquée, avec le cas échéant une fixation auxiliaire au moyen de fins fils ou d'une colle. Sur la couche de base 12 se trouve collée une feuille de métal 24 servant de couche de retenue, en y intercalant une mince feuille adhésive 22 en matière thermoplastique. La feuille 24 servant de couche de retenue peut par exemple être en aluminium et peut simplement être appliquée à chaud au rouleau sur la couche de base 12, sur laquelle la feuille adhésive 22 a été préalablement étendue. La couche de matière 10 forme ainsi une structure maniable d'une seule pièce. Lors de la superposition de plusieurs couches de matière 10, comme nécessairement effectué pour la fabrication d'une matière pour coussins élastiques, la mince feuille 24 servant de couche de retenue ne doit dès lors plus être manipulée séparément. La figure 2 montre une variante de couche de matière 10', au sein de laquelle la couche de base 12 est pliée en forme de S de telle sorte qu'il est obtenu dans l'ensemble une matière à deux couches présentant des surfaces substantiellement continues. Avant de réaliser le pliage de la couche de base 12, une feuille 24 servant de couche de retenue est de nouveau appliquée sur celle-ci. Suite au pliage de la couche de base 12, la feuille 24 servant de couche de retenue se trouve accrochée mécaniquement à la couche de base 12, de sorte que la feuille 24 ne doit de nouveau plus être manipulée séparément lors de la réalisation de piles de couches de matière. Le même effet est obtenu, suivant la figure 3, en pliant simplement en deux la couche de base 12 et en pinçant la feuille 24 servant de couche de retenue entre les pans de la couche de base 12 ainsi pliée. La figure 4 montre en a) une pile de couches de matière 26 comportant en son milieu deux couches de matière 10" suivant la figure 3, disposées de manière à ce que les pans d'une couche se trouvent orientés de manière opposée aux pans de I'autre couche. Les deux feuilles 24 servant de couche de retenue recouvrent ainsi ensemble entièrement la section transversale de la pile de couches de matière 26. De chaque côté des deux couches de matière 10" se trouvent disposées chaque fois trois couches de matière 28, lesquelles -5- 263-1046 présentent les mêmes dimensions que les couches de matière 10", mais ne comportent cependant pas de feuille 24 servant de couche de retenue insérée entre leurs pans. Les pans des couches 28 successives sont également orientés de manière opposée, afin de compenser sur l'épaisseur de la pile 26 les irrégularités provoquées par le pli de chaque couche de matière 28. La figure 4 montre en b) une matière 30 pour coussins élastiques obtenue en compactant aussi bien dans le sens vertical que dans le sens horizontal la pile de couches de matière 26 représentée en a). La présente demande entend par compactage une opération consistant à exercer des forces importantes sur les couches de matière constituées de fils présentant une élasticité de flexion, de façon à provoquer une déformation plastique permanente de celles-ci en augmentant la densité de la pile de couches de matière. Lors de la fabrication d'une matière sans fin pour coussins élastiques, cette déformation permanente peut être obtenue en faisant passer une pile sans fin 26 de couches de matière entre des paires de cylindres agissant respectivement sur la surface supérieure et la surface inférieure et sur les deux surfaces latérales de cette pile de couches de matière. Lors de la fabrication de coussins 61élastiques individuels, -il est également possible de réaliser le compactage dans des outils de formage, lesquels comportent par exemple une matrice inférieure fixe et un poinçon pénétrant dans celle-ci. Les hachures continues au sein de la matière 30 pour coussins élastiques représentée à la figure 4 b) montrent que cette matière- possède une structure de base pratiquement homogène lors d'un examen macroscopique, dans laquelle un reliquat de la structure initiale des couches est en réalité encore reconnaissable lors d'un examen plus détaillé. Dans cette structure de base substantiellement homogène se trouvent insérées deux couches de retenue, lesquelles sbnt constituées des feuilles 24 servant de couches de retenue étanches au milieu en circulation. L'épaisseur des couches de retenue est volontairement exagérée à la figure 4 b). Dans la matière 30 pour coussins élastiques suivant la figure 4 b), les feuilles 24 servant de couches de retenue sont supportées de manière pratiquement continue par les mailles des couches de base contiguës. De par cet appui relativement plat, les couches de retenue peuvent également. absorber sans problème des baisses de pression importantes, bien que la feuille servant de couche de retenue présente une faible épaisseur. La figure 4 montre en c) une variante de matière 30 pour coussins élastiques obtenue à partir d'une pile de couches de matière constituée exclusivement de couches de matière 10". Il s'entend qu'il est possible de faire varier le nombre et la position des -6- couches de retenue, de façon à réaliser une pile 26 de couches de matière constituée de couches de matière 28 et de couches de matière 10, 10' ou 10". La figure 5 montre en a) un outil, désigné dans l'ensemble par le numéro 32, destiné à la fabrication d'un coussin élastique annulaire 34, lequel est représenté à la figure 5 b). L'outil 32 se compose d'une matrice inférieure 36 comportant une chambre cylindrique 38 et d'une broche 40 traversant celleci. Un poinçon 42 en forme de douille, déplacé au moyen d'une presse non représentée au dessin, est prévu pour pénétrer dans l'espace annulaire situé entre la paroi intérieure de la chambre 38 et la broche 40. Une pile 26 de couches de matière enroulées, obtenue en enroulant une couche de matière continue 10 comportant de son côté extérieur une feuille 24 servant de couche de retenue, est installée dans la chambre 38. Après pressage de la pile 26 de couches de matière par le poinçon 42, il est obtenu le coussin élastique annulaire 34 représenté à la figure 5 b), lequel présente une couche de retenue enroulée plusieurs fois dans le sens circonférentiel. La figure 6 montre en d) un coussin élastique 44 en forme de douille, lequel est constitué de trois segments de coussin 46a, 46b, 46c disposés axialement les uns derrière les autres. Des couches de retenue annulaires planes 48 en aluminium sont disposées entre lesdits segments. La fabrication de ce coussin élastique en forme de douille a lieu en réalisant d'abord un rouleau 50 de couches de matière, comme le montre la figure 6 a). A cet effet, une couche de base 12 de longueur appropriée est simplement enroulée. Ce rouleau de couches de matière est ensuite compacté dans le sens axial, comme décrit ci-avant par référence à la figure 5 pour le coussin élastique 34. Ce compactage n'est toutefois pas réalisé jusqu'à la densité définitive souhaitée de la matière pour coussins élastiques; il est en effet laissé en suspens une partie du compactage total. Les ébauches annulaires 52 précompactées, comme celle représentée à la figure 6 b), sont ensuite rassemblées en une pile 54 en intercalant entre chacune d'elles une couche de retenue annulaire 48 en aluminium, comme illustré à la figure 6 c). La partie en suspens du compactage est ensuite effectuée sur cette pile. Au cours de ce compactage final, la matière des couches de retenue 48 subit une déformation plastique, de sorte qu'il est obtenu une adaptation microscopique précise aux surfaces de contact entre les fils tricotés ou tissés et les couches de retenue. De par cette déformation plastique de la matière, il est également obtenu une liaison suffisante des différents segments de coussin élastique entre eux, de sorte que le coussin élastique 24 peut être manipulé comme une seule pièce en y exerçant une force peu élevée, jusqu'au moment o il sera installé dans une structure étanche. -7- - -7- 2631046 La figure 7 montre un coussin élastique annulaire 56 de section transversale rectangulaire. Au centre de la section transversale, il est prévu dans le sens circonférentiel une feuille 24 servant de couche de retenue, laquelle peut de nouveau être en aluminium ou en acier spécial et être insérée dans le coussin élastique comme décrit ci-avant par référence à la figure 5. Deux autres couches de retenue 58, 60 en aluminium sont disposées respectivement sur la face supérieure et sur la face inférieure du coussin élastique 56. Ces couches de retenue extérieures 58, 60 en contact avec les faces du coussin élastique sont introduites dans l'outil lors du compactage du coussin élastique 56, de sorte qu'une déformation plastique de la matière a de nouveau lieu le long des surfaces de contact entre les couches de retenue 58, et les fils extérieurs de la matière pour coussins élastiques. La -feuille 24 servant de couche de retenue possède une dimension axiale supérieure à celle du rouleau de couches de matière, de sorte que des sections finales 62 de la feuille 24 dépassent des faces du rouleau de matière. Lorsque le rouleau est fortement comprimé, ces sections finales 62 se trouvent écrasées de manière étanche dans les couches de retenue 58, 60 au cours de la déformation plastique de celles-ci. Il est ainsi obtenu un coussin élastique 56 étanche aussi bien dans le sens radial que dans le sens axial. La figure 8 montre un amortisseur d'oscillations 64 réalisé en utilisant un coussin élastique 56 tel que celui représenté à la figure 7. Ce coussin - élastique est collé entre une plaque d'appui 66, sur laquelle un pied d'une machine oscillante peut'être installé, et une plaque de base 68 pouvant être fixée sur le sol d'un atelier. La figure 9 montre une variante d'amortisseur d'oscillations 70 servant à supporter de façon mobile une plaque d'appui 72. Cette dernière glisse sur la couche de retenue supérieure 58 du coussin élastique 56, lequel se trouve installé entre une paroi cylindrique 74 formée en même temps que la plaque de base 68. La chambre délimitée par la plaque d'appui 72, le coussin élastique 56 et la plaque de base 68 est remplie de matière lubrifiante 76. Afin d'améliorer les caractéristiques de glissement de la plaque d'appui 72 sur la couche de retenue supérieure 58, celle-ci peut être prévue dans une matière à déformation plastique présentant un coefficient de frottement plus faible. Etant donné que les amortisseurs d'oscillations, tels que ceux représentés aux figures 8 et 9, sont souvent employés en présence de températures ambiantes normales uniquement, il est également possible d'utiliser des matières synthétiques, par exemple du polytétrafluoréthylène (PTFE), en tant que matière pour les couches de retenue 58, 60. De telles matières synthétiques commencent déjà à se déformer plastiquement en présence -8-2631046 de charges mécaniques inférieures aux pressions requises lors du compactage de couches de matière en vue de former un coussin élastique. Le coussin élastique 56 est dès lors tout d'abord terminé en tant que tel et les couches de retenue 58, 60 sont pressées au cours d'une opération séparée, par laquelle seule la limite d'élasticité de la matière dans laquelle les couches de retenue 58, 60 sont prévues, se trouve affectée. La figure 10 montre en 78 l'extrémité d'une conduite de vapeur surchauffée, laquelle est obturée temporairement ou de façon permanente par une plaque 80. La plaque 80 est maintenue par des vis venant se loger dans la tête de la conduite de vapeur surchauffée 78. Une rainure annulaire 82 présentant une section transversale rectangulaire, dans laquelle vient s'insérer un coussin élastique 84, est prévue dans la surface de l'extrémité de la conduite de vapeur surchauffée 78. Le coussin élastique 84 possède une feuille 24 en acier spécial servant de couche de retenue, disposée dans le sens circonférentiel, et est logé sous précontrainte axiale dans la rainure annulaire 82, de sorte que la feuille 24 se trouve maintenue en position plus étanche contre la plaque 80. La figure 11 montre en 86 un cylindre, dans lequel se déplace un piston 88. Une rainure 90, dans laquelle un coussin élastique annulaire 92 se trouve logé, est prévue dans la surface circonférentielle du piston 88. La surface extérieure du coussin élastique 92 se déplace sous prétension élastique le long de la surface intérieure du cylindre 86 et deux feuilles 24 servant de couche de retenue se trouvent insérées dans le coussin élastique 92 de manière perpendiculaire à l'axe du piston 88. Une telle garniture de piston est alors encore étanche également lorsque le piston 88 est soumis à des températures extrêmement élevées et lorsque le jeu radial entre la surface extérieure du piston 88 et la surface intérieure du cylindre 86 est relativement important. Etant donné que le coussin élastique 92 présente une surface importante en déplacement par rapport à la surface intérieure du cylindre 86, il est également capable d'assurer un bon guidage mécanique. -9- 2 Revendications 1. Matière pour coussins élastiques fabriquée par compactage d'une pluralité de couches superposées de matière tricotée, travaillée, tissée ou appliquée, laquelle est elle-même fabriquée au moyen de fils ou de fibres présentant une élasticité de flexion, caractérisée en ce qu'au moins une mince couche de retenue (24) flexible étanche au milieu en circulation est insérée entre les couches compactées de matière. 2. Matière pour coussins élastiques suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les couches de retenue (24) présentent chaque fois une mince feuille de métal. 3. Matière pour coussins élastiques suivant la revendication 2, caractérisée en ce que les feuilles de métal sont prévues dans une matière ductile. 4. Matière pour coussins élastiques suivant une des revendications I à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte une pluralité de couches de retenue (24) disposées parallèlement les unes derrière les autres. 5. Matière pour coussins élastiques suivant une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comporte des couchjes de retenue extérieures (58 60) étanches au milieu en circulation, lesquelles sont installées sur les surfaces périphériques de la matière pour coussins élastiques de façon perpendiculaire aux couches de retenue (24) insérées dans ladite matière. 6. Matière pour coussins élastiques suivant la revendication 5, caractérisée en ce que les couches de retenue extérieures (58, 60) comportent des couches de matière synthétique plastiquement déformables ou des couches en métal ductile pressées contre les faces du coussin élastique. 7. Matière pour coussins élastiques suivant la revendication 6, caractérisée en ce que les couches de retenue extérieures (58, 60) ductiles ou plastiquement déformables sont pressées sur des sections finales (62) des couches de retenue (24) repliées sur les couches compactées de matière. 8. Matière pour coussins élastiques suivant une des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que les couches de retenue extérieures (58, 60) sont fabriquées dans une matière présentant un faible coefficient de frottement. 9. Procédé de fabrication d'une matière pour coussins élastiques suivant une des revendications 1 à 8, au cours duquel des couches de matière tricotée, travaillée, tissée ou appliquée, laquelle est elle-même fabriquée au moyen de fils ou de fibres présentant une élasticité de flexion, sont superposées et ensuite compactées, caractérisé en ce que des couches de retenue flexibles étanches au milieu en circulation sont disposées entre les couches de matière avant le compactage et sont soumises au compactage dans la matrice en même temps que lesdites couches de matière. 10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les couches de - 10- 2631046 retenue sont fixées sur les couches de matière au moyen de colle par exemple et sont introduites avec celles-ci dans la pile de couches de matière. 11. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les couches de retenue sont chaque fois pliées entre des tronçons d'une couche de matière et sont introduites avec ces couches de matière dans la pile de couches de matière. 12. Procédé de fabrication d'une matière pour coussins élastiques suivant une des revendications 1 à 8, au cours duquel des couches de matière tricotée, travaillée, tissée ou appliquée, laquelle est elle-même fabriquée au moyen de 10. fils ou de fibres présentant une élasticité de flexion, sont superposées et ensuite compactées, caractérisé en ce que des parties de piles de couches de matière sont précompactées, les couches de retenue sont ensuite disposées entre lesdites parties de piles précompactées et la pile ainsi obtenue est enfin soumise à un compactage final.