Brevet FR2767170A1 — publié le 19990212

I L'invention concerne un récipient de pression rempli d'au moins un fluide, qui est sous précontrainte par une masse de gaz enfermée dans un corps-enveloppe de forme variable, ou coussin de gaz, notamment pour la compensation de volume dans un amortisseur, comprenant une paroi dans laquelle est enfermé un gaz se trouvant sous pression, la paroi du corpsenveloppe étant formée au moins partiellement par une couche de barrage étanche aux gaz. Des masses de gaz enfermées sont mises en oeuvre, entre autre là o un fluide doit être mis sous pression et y être maintenu, mais ne doit pas pouvoir se mélanger à un fluide de pression, libre. Une large application se situe dans les unités à piston-cylindre telles que les amortisseurs. Un tel amortisseur comprenant une masse de gaz enfermée est connu, par exemple d'après le document US 3 294 391. La masse de gaz enfermée sert à la compensation du volume de la tige de piston et du piston plongeant dans l'amortisseur. Un problème qui se pose dans le cas d'une telle masse de gaz enfermée, réside dans le fait que le gaz diffuse du corps-enveloppe vers le fluide d'amortissement de l'amortisseur, au travers de la paroi du corps-enveloppe. Lorsque l'on atteint une quantité déterminée de gaz qui s'est échappé, l'amortisseur est par exemple limité dans son fonctionnement, voire totalement inutilisable. Une possibilité pour empêcher le défaut de fonctionnement, qui vient d'être évoqué, consiste à utiliser certains gaz de remplissage déterminés, tel que de l'azote. Mais l'azote diffuse également au travers des corps-enveloppes couramment utilisés, qui sont souvent réalisés en un matériau caoutchouteux ou en élastomère, notamment à des températures plus élevées. Le but de la présente invention consiste à réaliser une masse de gaz enfermée, qui puisse être utilisée de manière universelle, présente une masse de gaz déterminée de manière la plus exacte possible, qui puisse être remplie et présente une tendance moindre au dégagement de gaz. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce au fait que la paroi est d'une conception à plusieurs couches. Les parois usuellement utilisées jusqu'à présent, en caoutchouc ou d'autres élastomères, ne peuvent pas être considérées comme étant des couches de barrage, mais peuvent tout au plus être désignées comme couche de séparation. La paroi à plusieurs couches du corps-enveloppe augmente l'effet de barrage, par le fait que les couches individuelles se superposent et contribuent mutuellement à l'effet recherché. Si le corps-enveloppe est réalisé en tant que coussin plat, il est également possible de mettre en oeuvre des corps- enveloppes préformés pour un espace d'implantation courbe. Il est ici prévu qu'en fonctionnement, la paroi soit de forme variable et soit sensiblement libre d'allongement. Un grand allongement est également lié, au sens imagé, à des défauts d'étanchéité, parce que des matériaux ayant une aptitude importante aux allongements, présentent des distances plus importantes entre les molécules individuelles ou de plus faibles forces entre les molécules. Selon une mode de réalisation, il est prévu d'utiliser en guise de matériau pour la paroi, une feuille de métal. Une feuille de métal peut être considérée comme étant étanche à la diffusion et présente une tenue en température plus élevée que les matériaux caoutchouteux utilisés jusqu'à présent. Il s'est avéré particulièrement avantageux, d'utiliser de l'aluminium en guise de matériau pour la feuille de métal. L'aluminium peut être amené sous une forme extrêmement mince par laminage, sans défauts, ceci pour une mise en oeuvre et un coût acceptables. En vue de pouvoir fermer de manière fiable la masse de gaz enfermée, la feuille de métal est revêtue vers l'intérieur du coussin, d'une couche de matériau pouvant être soudée. Des matériaux possibles sont par exemple le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP) et le polyamide (PA). Par ailleurs, il s'est avéré particulièrement avantageux que la feuille de métal soit recouverte au moins sur le côté extérieur, d'une couche de protection. La couche de protection augmente sensiblement les propriétés mécaniques de la feuille, notamment la tenue au froissement et la résistance au déchirement. Pour la feuille de protection, il est possible d'utiliser par exemple du polyéthylène téréphtalate (PET) ou bien également du polyamide (PA). Dans l'optique d'une résistance et d'une stabilité de forme les plus élevées possibles, la couche de matériau située à l'intérieur de la paroi est constituée de plusieurs couches individuelles, qui pour leur part sont disposées de manière croisée les unes par rapport aux autres. Des contraintes internes propres à la feuille, qui de plus peut être étirée selon une ou deux dimensions, sont compensées pour que n'apparaisse pas pour une faible différence de pression, une déformation involontaire de la masse de gaz enfermée. Le corps-enveloppe doit être le plus flexible possible. A cet effet on met en oeuvre une feuille de métal mince. Pour compenser la résistance réduite de la feuille de métal, on utilise une couche de support qui est associée à la feuille de métal. La couche de support est disposée entre la feuille de métal et la couche de matériau située à l'intérieur. La couche de matériau située à l'intérieur est notamment nécessaire pour l'opération de soudage. La couche de support peut ici servir de couche de protection pour la feuille de métal. Pour permettre à l'ensemble des couches du corps-enveloppe de réaliser une paroi continue, des couches adhésives sont réalisées entre les différentes couches fonctionnelles individuelles. En vue de pouvoir fermer la masse de gaz enfermée, avec une mise en oeuvre et un coût acceptables, la paroi est soudée au niveau des bords. Dans ce contexte, il s'est avéré avantageux que le corps- enveloppe soit formé par l'assemblage de plusieurs parties individuelles. Les parties du corps-enveloppe peuvent être conçues de façon qu'il ne soit pas nécessaire d'effectuer de joints soudés dans la zone d'un pli du corps-enveloppe, parce que cela entraînerait une sollicitation considérable du matériau dans ces zones. Ainsi, il est prévu selon une variante, que le corps-enveloppe soit formé par une gaine tubulaire fermée aux extrémités. La gaine tubulaire peut être extrudée aisément par couches et peut être revêtue d'une couche de métal par vaporisation. Suivant l'utilisation recherchée ou la forme dans l'espace du récipient de pression, la gaine tubulaire peut être fermée par un couvercle et/ou un fond. Selon une autre configuration avantageuse, le corps-enveloppe présente des liaisons s'étendant par tronçons entre au moins deux parois opposées. On obtient une stabilité de forme accrue et une meilleure flexibilité de la masse de gaz enfermée, qui, selon l'utilisation, facilite efficacement, par exemple le montage de la masse de gaz enfermée, et réduit les contraintes dans la paroi. Ainsi, dans le corps- enveloppe, les liaisons s'étendant par tronçons, sont orientées, dans le cas d'une position de montage au moins en forme d'arc, parallèlement à l'axe médian de la position de montage. Pour le remplissage avec du gaz, le corps- enveloppe comporte un raccord de remplissage. Le raccord de remplissage, lors de l'opération de remplissage, rend avantageusement étanche une ouverture de remplissage dans le récipient se trouvant sous pression. Cet effet d'étanchéité se réalisant automatiquement facilite l'opération de remplissage, notamment les mesures à l'encontre de fuites. Le raccord de remplissage est constitué d'un flasque, qui s'appuie de l'intérieur contre le corps- enveloppe. Par ailleurs, le flasque est pourvu d'entretoises d'espacement par rapport à la paroi opposée, pour éviter l'application de cette paroi contre le raccord de remplissage. Des effets d'adhésivité ne pourraient pas être exclus, et signifieraient pour leur part une sollicitation mécanique inutile de l'ensemble de la pièce. L'invention va être explicitée plus en détail dans la suite, au regard des dessins annexés, qui montrent: Fig. 1 un exemple d'application de la masse de gaz enfermée dans un amortisseur, Fig. 2 une coupe de l'amortisseur et de la masse de gaz enfermée, Fig. 3 (3a et 3b) une coupe de la paroi du corps- enveloppe, Fig. 4 une vue en plan de la masse de gaz enfermée, Fig. 5 une variante d'un corps-enveloppe, Fig. 6 une variante d'un corps-enveloppe, Fig. 7 le raccord de remplissage de la masse de gaz enfermée, en tant que pièce individuelle, Fig. 8 un amortisseur à un tube comprenant une masse de gaz enfermée. La figure 1 montre un amortisseur 1 connu en soi, selon un mode de réalisation à deux tubes, dans lequel une tige de piston 3 comportant un piston 5, est guidée de manière axialement mobile, dans un tube de pression 7. Le piston 5 divise le tube de pression en une chambre de travail supérieure 9 et une chambre de travail inférieure 11, les deux chambres de travail étant reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire de soupapes d'amortissement 13 dans le piston. Le tube de pression 7 est enveloppé par un tube-réservoir 15, la paroi intérieure du tube-réservoir et la paroi extérieure du tube de pression formant une chambre de compensation 17, qui est entièrement remplie de fluide d'amortissement et d'une masse de gaz enfermée 19, jusqu'à un guidage de tige de piston 21. A l'extrémité inférieure de la chambre de travail 11 est disposé un fond, qui comporte, le cas échéant, un clapet anti-retour 23 et une soupape d'amortissement 25. Lors d'un mouvement de la tige de piston le volume refoulé par la tige de piston est compensé par une variation de volume de la masse de gaz enfermée. La figure 2 montre une coupe de l'amortisseur 1 dans la zone de la masse de gaz enfermée 19. La masse de gaz enfermée est constituée d'un corpsenveloppe 27 comportant une paroi 29, et rempli par un gaz sous pression, notamment de l'azote. En variante, il est possible d'utiliser du CO2, ou dans le cas d'un montage suffisamment rapide, un gaz liquéfié. La paroi 29 possède une paroi intérieure 29i et une paroi extérieure 29a, qui pour leur part forment un début et une fin. Dans le cas de cet exemple de réalisation, la masse de gaz enfermée est placée en forme d'arc de cercle dans la chambre de compensation 17. La représentation en coupe laisse entrevoir les compartiments de la masse de gaz, disposés en série. Les compartiments sont formés par des liaisons 27V entre la paroi intérieure 29i et la paroi extérieure 29a, les liaisons s'étendant parallèlement à l'axe de l'amortisseur et n'étant réalisées que par tronçons, de sorte qu'un échange de gaz peut se réaliser entre tous les compartiments et qu'il règne la même pression de fonctionnement dans tous les compartiments. Lorsque la pression de fonctionnement augmente dans les chambres de travail, les compartiments de la masse de gaz enfermée sont comprimés. La paroi ne se déforme pas de manière élastique, parce que la pression intérieure et la pression extérieure sont identiques. Seules les distances entre les liaisons 27V sur le cercle partiel des liaisons, s'agrandissent, ce qui conduit à ce que la paroi intérieure et la paroi extérieure soient pressées l'une contre l'autre. La masse de gaz enfermée possède un raccord de remplissage 31, qui est accessible par l'intermédiaire d'une ouverture de remplissage 33 dans le tube- récipient. Lors du montage de l'amortisseur, le corps- enveloppe non rempli est déposé dans le tube-récipient , le raccord de remplissage 31 étant enclenché dans l'ouverture de remplissage. Ensuite, on introduit le tube de pression 7. L'ensemble de l'amortisseur est alors rempli d'huile, le volume du remplissage d'huile étant fonction de la pression de fonctionnement ultérieure, qui à l'arrêt de la tige de piston est déterminée par la masse de gaz enfermée. Lorsque l'amortisseur est fermé, il est possible, par l'intermédiaire d'une unité de remplissage non représentée, par exemple une aiguille d'injection, d'amener la masse de gaz enfermée. Lorsque l'on retire l'aiguille d'injection, l'ouverture percée par celle-ci se ferme automatiquement d'elle-même. L'ouverture de remplissage peut être obturée, après le remplissage, par une bille 35 montée à force. Sur la figure 3a est représentée une coupe de la paroi 29, la paroi intérieure 29i et la paroi extérieure 29a étant réalisées dans le même matériau, ou présentent la même contexture. La partie essentielle de la paroi est constituée par une feuille d'aluminium 29A1 qui présente une épaisseur de seulement quelques gm. De l'aluminium de laminage est particulièrement bien 9 2767170 adapté. La feuille d'aluminium assure la fonction d'étanchéité pour le gaz enfermé. Vers l'extérieur, la feuille d'aluminium est revêtue d'une feuille de protection 29S. Cette feuille de protection contribue à la stabilité, augmente la résistance au déchirement et empêche un froissement trop important. Cette couche présente une épaisseur dans le domaine de celle de la feuille d'aluminium et est par exemple réalisée en polyéthylène téréphtalate (PET) ou en polyamide. Vers l'intérieur, la paroi possède un revêtement 29V pouvant être soudé. Le revêtement pouvant être soudé peut également présenter une configuration à plusieurs couches, par exemple à deux couches, et présenter environ une épaisseur de matériau de quatre à cinq fois celle de la feuille d'aluminium. Dans le cas d'un revêtement 29V à plusieurs couches, les couches individuelles sont étirées et appliquées de manière croisée les unes par rapport aux autres. On obtient ainsi une résistance et une stabilité de forme élevées, et l'on compense notamment les contraintes internes. Les matériaux qui se sont avérés intéressants sont le polypropylène (PP) et le polyamide (PA). L'épaisseur de couche est d'environ 50 à 100 Hm. Si l'on utilise du polyamide pour la couche de protection et pour la couche à souder, il est possible d'effectuer un soudage par scellement du corps-enveloppe. Dans le cas d'un soudage par scellement, la couche de protection est placée de manière à chevaucher la couche à souder et le soudage est effectué par amenée de chaleur. La figure 3b montre le mode de construction de la paroi du corpsenveloppe, qui comprend en outre une couche de support 29T. Cette couche de support assure la résistance dans toutes les directions de sollicitation du corps-enveloppe 27. Dans le cas de l'utilisation de 2767170 la couche de support, la feuille de métal 29A1 peut être réduite au minimum absolu. Cela rend le corps-enveloppe plus flexible, et lui confère des propriétés des matériaux caoutchouteux. Par ailleurs, la couche de support constitue une protection de la feuille de métal lors de l'opération de soudage. Il est nécessaire de garantir qu'aucun fluide de service du récipient de pression entre en contact avec la feuille de métal. Suivant le fluide de service, la feuille de métal pourrait être attaquée chimiquement. On essayera de placer la feuille de métal 29A1 au niveau de la fibre neutre de la paroi du corps-enveloppe en vue d'optimiser la sollicitation en flexion. Entre les couches citées peut être appliquée une couche adhésive 29K, par exemple en polyuréthanne (PU), qui assure une cohésion sûre des couches entre- elles. La couche adhésive peut être appliquée comme une colle classique ou être insérée sous forme de film adhésif. En variante, les différentes couches individuelles peuvent également subir un laminage. Sur la figure 4 est représenté un coussin de gaz 19 en développé. Au niveau du bord sont réalisés des joints soudés 37 conduisant à un corps fermé à partir de la paroi intérieure 29i et de la paroi extérieure 29a. La couche 29V pouvant être soudée est nécessaire pour la réalisation des joints soudés 37 (voir figure 3). la figure 4 laisse également entrevoir pourquoi on utilise une paroi intérieure et une paroi extérieure. Cette vue laisse entrevoir les liaisons 27V déjà mentionnées. Les liaisons ne sont effectuées que par tronçons, de manière à permettre un échange de volume entre les compartiments voisins. Il n'est pas obligatoirement nécessaire que ces liaisons se Il 2767170 présentent sous la forme de joints allongés. Il est également possible d'envisager des points de liaison individuels. La figure 5 montre un corps-enveloppe 27 qui est constitué d'une gaine tubulaire 27s cylindrique, d'un fond de corps-enveloppe 27b et d'un couvercle de corps-enveloppe 27d. Les trois pièces individuelles sont assemblées par deux joints soudés périphériques 37. Dans cet exemple de réalisation, la feuille de métal est appliquée par pulvérisation, sans joint, sur la couche de support, durant le processus de fabrication. La figure 6 représente un corps-enveloppe 27 en forme de sachet, comportant trois joints soudés 37. Si pour son utilisation, le corps-enveloppe est déformé pour prendre une forme annulaire circulaire, on préférera une position de montage dans laquelle le joint soudé s'étendant axialement se trouve sur le rayon le plus grand, en vue d'obtenir de manière favorable la formation de plis sur le rayon le plus faible situé à l'intérieur. Le raccord de remplissage est représenté en tant que pièce de détail sur la figure 7. Le raccord de remplissage 31 est essentiellement constitué d'un flasque 39 qui s'appuie de l'intérieur contre la paroi extérieure. Des entretoises d'espacement 41 sont réalisées sur le flasque 39 en direction de la paroi intérieure. Les entretoises d'espacement doivent empêcher que la paroi intérieure vienne se coller contre le flasque et complique l'opération de remplissage. le canal de remplissage 31a peut être réalisé de manière ouverte, de façon à pouvoir être fermé ou en tant que soupape. Pour une meilleure étanchéité, le flasque 39 peut être pourvu d'un joint torique 43. En raison de la 12 2767170 pression de fonctionnement dans le récipient de pression, le corps-enveloppe est constamment en précontrainte dans l'ouverture de remplissage du récipient de pression, ce qui garantit l'effet d'étanchéité du joint torique. L'utilisation décrite dans un amortisseur n'est réalisée qu'à titre d'exemple. Il est naturellement également possible d'exploiter les forces élastiques de la masse de gaz enfermée. Il est par exemple possible d'envisager l'utilisation en tant que ressort à gaz, partiellement ou totalement porteur, tel qu'on les utilise par exemple dans le domaine technique des trains de roulement pour la régulation de niveau ou en tant qu'éléments de ressort hydrauliques. Dans certaines applications, par exemple dans le cas d'un amortisseur à un seul tube tel que sur la figure 8, on prévoit en remplacement de la chambre de compensation, une butée 45 qui empêche la remontée du corps-enveloppe. L'amortisseur à un tube est constitué essentiellement par les mêmes pièces que l'amortisseur à deux tubes de la figure 1, les pièces identiques portant les mêmes repères. En guise de butée, il est possible d'utiliser par exemple une bague enserrée, ou une soupape de fond 25 si celle-ci existe. 13 2767170 REVENDICATIONS. 1. Récipient de pression rempli d'au moins un fluide, qui est sous précontrainte par une masse de gaz enfermée dans un corps-enveloppe de forme variable, ou coussin de gaz, notamment pour la compensation de volume dans un amortisseur, comprenant une paroi dans laquelle est enfermé un gaz se trouvant sous pression, la paroi du corps-enveloppe étant formée au moins partiellement par une couche de barrage étanche aux gaz, caractérisé en ce que la paroi (29) est d'une conception à plusieurs couches. 2. Récipient de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en fonctionnement, la paroi (29) est de forme variable et est sensiblement libre d'allongement. 3. Récipient de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi (29) est formée par une feuille de métal (29A1). 4. Récipient de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en guise de matériau pour la feuille de métal (29A1) on utilise de l'aluminium. 5. Récipient de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille de métal (29A1) est revêtue vers l'intérieur du coussin, d'une couche de matériau (29V) pouvant être soudée. 6. Récipient de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille de 14 2767170 métal (29A1) est recouverte au moins sur le côté extérieur, d'une couche de protection (29S). 7. Récipient de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de matériau (29V) située à l'intérieur de la paroi (29) est constituée de plusieurs couches individuelles, qui pour leur part sont disposées de manière croisée les unes par rapport aux autres. 8. Récipient de pression selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'à la feuille de métal (29 AL) est associée une couche de support (29T). 9. Récipient de pression selon les revendications 3 et 8, caractérisé en ce que la couche de support (29T) est disposée entre la feuille de métal (29A1) et la couche de matériau (29V) située à l'intérieur. 10. Récipient de pression selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'entre au moins deux couches du corps-enveloppe (27) est réalisée une couche adhésive (29K). 11. Récipient de pression selon la revendication 5, caractérisé en ce que la paroi est soudée au niveau des bords (37). 12. Récipient de pression selon les revendications 1 ou 11, caractérisé en ce que le corps- enveloppe (27) est formé par l'assemblage de plusieurs parties individuelles (29i, 29a). 13. Récipient de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps- 2767170 enveloppe (27) est formé par une gaine tubulaire fermée aux extrémités. 14. Récipient de pression selon la revendication 13, caractérisé en ce que la gaine tubulaire est fermée par un fond (27b) et/ou un couvercle (27d). 15. Récipient de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps- enveloppe (27) présente des liaisons (27V) s'étendant par tronçons entre au moins deux parois opposées (29a, 29i). 16. Récipient de pression selon la revendication 15, caractérisé en ce que dans le corps- enveloppe (27), les liaisons (27V) s'étendant par tronçons, sont orientées, dans le cas d'une position de montage au moins en forme d'arc, parallèlement à l'axe médian de la position de montage. 17. Récipient de pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps- enveloppe (27) comporte un raccord de remplissage (31). 18. Récipient de pression selon la revendication 17, caractérisé en ce que le raccord de remplissage (31), lors de l'opération de remplissage, rend étanche une ouverture de remplissage (33) dans le récipient se trouvant sous pression. 19. Récipient de pression selon la revendication 17, caractérisé en ce que le raccord de remplissage (31) est constitué d'un flasque (39), qui s'appuie de l'intérieur contre le corps-enveloppe (27). 16 2767170 20. Récipient de pression selon la revendication 19, caractérisé en ce que le flasque (39) est pourvu d'entretoises d'espacement (41) par rapport à la paroi opposée.