Brevet FR2669081A1 — publié le 19920515

i L'invention part d'un accumulateur à vessie pour accumuler du liquide sous pression, compre- nant un récipient d'acier dans lequel sont incorporées, en haut une valve à gaz et en bas une valve à liquide et dont l'espace intérieur est partagé en un comparti- ment à liquide et un compartiment à gaz par une vessie fixée à la valve à gaz et faite d'un matériau élastique ou d'une combinaison de matériaux élastique, le matériau ou la composition de matériaux étant adapté au liquide utilisé et aux sollicitations produites. La vessie d'un tel accumulateur connu est remplie d'un gaz neutre, de l'azote par exemple à une pression de gonflage déterminée Lorsque du liquide sous pression pénètre dans le compartiment à liquide, le volume du compartiment à gaz est réduit Le prélève- ment de liquide s'effectue sous l'action de la pression du gaz La paroi de la vessie utilisée pour séparer les compartiments à gaz et à liquide, est soumise à des sollicitations différentes et doit donc répondre à des exigences différentes, telles que tenue aux hautes tem- pératures, plage étendue de températures d'utilisation, faible perméabilité au gaz, résistance à la flexion, au cisaillement et à l'allongement et résistance à l'abrasion Le matériau doit également pouvoir résister aux sollicitations chimiques sans être détruit ou sans gonfler excessivement La matériau ne doit pas ramollir ou durcir à la température de service maximale et il doit encore être suffisamment flexible à la température de service minimale Dans le cas des accumulateurs à vessie connus de ce type, la paroi de la vessie, formée d'une ou de plusieurs couches, est faite d'un seul ma- tériau ou d'une combinaison de matériaux uniforme dont le choix représente toujours un compromis qui tient compte des différents types de sollicitations des parties de la vessie Les matériaux employés sont, par exemple, caoutchouc d'acrylnitrile-butadiène (NBR), caoutchouc d'épichlorhydrine (ECO), butylcaoutchouc (IIR), caout- chouc fluoré (FKM) et caoutchouc fluosilicié (FVMQ). L'invention vise à perfectionner la vessie d'un tel accumulateur de manière qu'elle résiste mieux aux différentes sollicitations. A cet effet, selon l'invention, un accu- mulateur à vessie comme défini au début est caractérisé en ce que la vessie présente au moins deux zones situées l'une derrière l'autre dans le sens longitudinal et dont les compositions de matériaux sont différentes, que la zone disposée à la valve à gaz est faite d'un matériau qui est de façon dominante insensible à l'égard de sollicitations thermiques et que la zone dirigée vers la valve à liquide est faite d'un matériau qui est de façon dominante insensible à l'égard de sollicitatios mécaniques. Un accumulateur ainsi réalisé a l'avan- tage, comparativement à l'art antérieur, que la paroi de la vessie, servant de couche de séparation, est conçue à peu près de manière idéale compte tenu des charges différentes agissant sur les différentes parties de la vessie Un tel accumulateur est remarquable par un haut degré d'étanchéité et une longue durée de vie. Selon une caractéristique de l'invention, la vessie possède en partie au moins une structure à plusieurs couches Une autre caractéristique prévoit que les zones de la vessie sont faites d'un matériau de base dont le rapport de mélange est chaque fois adapté à la sollicitation dominante de la zone concernée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la des- cription qui va suivre d'exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que de la figure unique du dessin annexé, montrant une coupe longitudinale d'un accumu- taleur à vessie. L'accumulateur représenté comprend un récipient ou corps cylindrique 10 en acier, avec des fonds arrondis en haut et en bas, dans lequel sont in- corporées une valve à gaz 11 en haut et une valve à liquide 12 en bas La structure et le fonctionnement des valves sont connus et ne seront pas décrits davan- tage ici La paroi de séparation entre le compartiment à gaz 13 et le compartiment à liquide 14 est formée par une vessie 15 en matériau élastique La vessie 15 est fixée de façon connue à la valve à gaz La vessie selon l'invention est divisée en trois zones 15 A à 15 C, for- mant respectivement une zone supérieure 15 A, une zone médiane 15 B et une zone inférieure 15 C, dont les compo- sitions des matériaux diffèrent et sont adaptées à la sollicitation principale ou à l'exigence principale à laquelle doit répondre la zone en question. Dans la zone supérieure 15 A par exemple, la sollicitation du matériau de la vessie par les hautes températures est maximale, de sorte que l'on utilise dans cette zone un matériau ou un mélange de matériaux qui est à un haut degré insensible à l'égard des tempé- ratures élevées et présente une plage étendue de tempé- ratures d'utilisation Il peut s'agir par exemple de caoutchouc fluoré (FKM), caoutchouc fluosilicié (FVMQ) ou caoutchouc silicone (VMQ) Il est possible aussi d'utiliser un caoutchouc d'acrylnitrile-butadiène (NBR) que l'on adapte aux sollicitations dues aux hautes tem- pératures en accordant de manière adéquate le rapport de mélange et/ou en ajoutant des additifs convenant à cet effet Dans la zone inférieure 15 C, la charge méca- nique de la vessie est la plus grande, par suite des flexions et des contacts alternants avec la paroi interne du récipient de pression 10 Dans cette zone, on a utilisé un matériau ou un mélange de matériaux ayant une haute résistance à l'allongement, au cisail- lement et à la flexion, de même qu'une haute résistance à l'abrasion Le matériau utilisé dans cette zone peut être du polyuréthanne (AU) par exemple ou du caoutchouc d'acrylnitrile-butadiène (NBR) Dans la zone médiane B, les sollicitations mécaniques et thermiques de la paroi de la vessie passent à l'arrière-plan, de sorte que les exigences quant à l'imperméabilité au gaz sont primordiales Dans cette zone, la vessie est faite d'un matériau ou d'un mélange de matériaux ayant une faible perméabilité au gaz, par exemple de caoutchouc fluoré (FKM) ou de caoutchouc d'épichlorhydrine; la zone mé- diane 15 B peut également être faite de butylcaoutchouc (IIR) Dans les deux zones mentionnées en dernier, on peut employer aussi un seul matériau, par exemple un caoutchouc d'acrylnitrile-butadiène (NBR) que l'on adapte aux sollicitations mécaniques produites ou au besoin de l'étanchéité au gaz particulièrement grande en accor- dant de façon adéquate le rapport de mélange du matériau et/ou en ajoutant des additifs spéciaux. Par cette structure de la vessie en zones formées de matériaux ou mélanges de matériaux différents, spécifiques aux sollicitations de la zone en question, on évite les inconvénients liés obligatoirement à une solution de compromis par l'emploi d'une composition uniforme de matériaux qui a été choisie en tenant compte des différentes formes de sollicitations. REVENDICATIONS 1 Accumulateur à vessie pour accumuler du liquide sous pression, comprenant un récipient d'acier ( 10) dans lequel sont incorporées, en haut une valve à gaz ( 11) et en bas une valve à liquide ( 12) et dont l 1 espace intérieur est partagé en un compartiment à liquide ( 14) et un compartiment à gaz ( 13) par une vessie ( 15) fixée à la valve à gaz et faite d'un matériau élas- tique ou d'une combinaison de matériaux élastique, le matériau ou la composition de matériaux étant adapté au liquide utilisé et aux sollicitations produites, carac- térisé en ce que la vessie présente au moins deux zones ( 15 A-15 C) situées l'une derrière l'autre dans le sens longitudinal et dont les compositions de matériaux sont différentes, que la zone ( 15 A) disposée à la valve à gaz ( 11) est faite d'un matériau qui est de façon dominante insensible à l'égard de sollicitations thermiques et que la zone ( 15 C) dirigée vers la valve à liquide ( 12) est faite d'un matériau qui est de façon dominante insen- sible à l'égard de sollicitations mécaniques. 2 Accumulateur à vessie selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la vessie ( 15) comporte une zone ( 15 B) située entre lesdites zones ( 15 A et 15 C) et faite d'un matériau ayant de façon dominante une plus faible perméabilité au gaz. 3 Accumulateur à vessie selon la revendica- tion 1 ou 2, caractérisé en ce que la vessie ( 15) possède en partie au moins une structure à plusieurs couches. 4 Accumulateur à vessie selon l'une quel- conque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les zones ( 15 A-15 C) de la vessie sont faites d'un maté- riau de base dont le rapport de mélange est adapté chaque fois à la sollicitation dominante de la zone concernée. Accumulateur à vessie selon l'une quel- conque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les zones ( 15 A-15 C) de la vessie sont faites de maté- riaux qui sont adaptés chaque fois par l'adjonction d'additifs à la sollicitation dominante de la zone concernée. 6 Accumulateur à vessie selon l'une quel- conque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la zone supérieure ( 15 A) est en caoutchouc fluoré (FKM). 7 Accumulateur à vessie selon l'une quel- conque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la zone supérieure ( 15 A) est en caoutchouc fluosilicié (FVMQ). 8 Accumulateur à vessie selon l'une quel- conque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la zone supérieure est en caoutchouc silicone (VMQ). 9 Accumulateur à vessie selon l'une quel- conque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la zone supérieure est en caoutchouc d'acrylnitrile- butadiène (NBR). Accumulateur à vessie selon l'une quel- conque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la zone médiane ( 15 B) est en caoutchouc fluoré (FKM). 11 Accumulateur à vessie selon l'une quel- conque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la zone médiane ( 15 B) est en butylcaoutchouc (IIR). 12 Accumulateur à vessie selon l'une quel- conque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la zone médiane ( 15 B) est en caoutchouc d'épichlorhy- drine (ECO). 13 Accumulateur à vessie selon l'une quel- conque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la zone médiane ( 15 B) est en caoutchouc d'acrylnitrile- butadiène (NBR). 14 Accumulateur à vessie selon l'une quel- conque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la zone inférieure est en polyuréthanne (AU). Accumulateurs à vessie selon l'une quel- conque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la zone inférieure est en caoutchouc d'acrylnitrile- butadiène (NBR).