Brevet FR2792375A1 — publié le 20001020

L'invention concerne un accumulateur huile/gaz à double enveloppe destiné à constituer une réserve d'énergie, comprenant une première enveloppe ayant un volume divisé en deux parties par un piston mobile et une seconde enveloppe entourant la première enveloppe, une première des deux parties du volume de la première enveloppe étant destinée à contenir du gaz sous pression et l'autre partie du volume de la première enveloppe étant destinée à contenir de l'huile, cette autre partie communiquant avec l'espace défini entre la première et la seconde enveloppe. Un tel accumulateur est déjà connu du document de brevet GB-2148397. Il est destiné en particulier à équiper des systèmes de commande hydraulique et en particulier un système de commande hydraulique embarqué dans un avion. L'huile présente entre les deux enveloppes permet de répartir les contraintes et d'éviter l'explosion de l'accumulateur. Dans l'accumulateur connu de ce document, le gaz sous pression est amené à l'intérieur de la première enveloppe par une canalisation traversant la seconde enveloppe. Ce type d'accumulateur est également utilisé dans les commandes d'appareillages électriques à haute tension comme les disjoncteurs. Les accumulateurs actuellement en service pour ce type de commande sont principalement constitués d'une seule enveloppe cylindrique fermée par un couvercle et dont le volume interne est divisé en deux parties par un piston mobile. Ce type d'accumulateur ne présente pas le degré de sécurité obtenu avec le type d'accumulateur à double enveloppe connu du document GB- 2148397. Le but de l'invention est de proposer un accumulateur huile/gaz à double enveloppe dont la conception est telle qu'elle permette entre autres une récupération de l'enveloppe des accumulateurs à simple enveloppe déjà en service. A cet effet, I'invention a pour objet un accumulateur huile/gaz à double enveloppe destiné à constituer une réserve d'énergie, comprenant une première enveloppe ayant un volume divisé en deux parties par un piston mobile et une seconde enveloppe entourant la première enveloppe, une première des deux parties du volume de la première enveloppe étant destinée à contenir du gaz sous pression et l'autre partie du volume de la première enveloppe étant destinée à contenir de l'huile, cette autre partie communiquant avec l'espace défini entre la première et la seconde enveloppe, caractérisé en ce que la seconde enveloppe est fermée par un couvercle et en ce que la première enveloppe est une cartouche insérée de façon amovible dans la seconde enveloppe et est indépendante de celle-ci. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation d'un accumulateur huile/gaz selon l'invention illustré schématiquement en coupe longitudinale sur la figure unique. Sur la figure, I'accumulateur d'énergie huile/gaz à double enveloppe selon l'invention comprend une première enveloppe tubulaire cylindrique 1 qui se présente sous la forme d'une cartouche venant s'insérer de façon amovible dans une seconde enveloppe tubulaire cylindrique 2 constituant l'enveloppe extérieure de l'accumulateur. Les deux enveloppes 1 et 2 sont par exemple en acier pour résister à des pressions de l'ordre de 400 bars. L'enveloppe extérieure 2 comporte un orifice d'entrée 2A pour l'huile de travail et un orifice 2B de sortie pour l'huile de travail vers un système à actionner. Ces deux orifices 2A et 2B peuvent éventuellement être confondus. L'enveloppe 1 est indépendante de l'enveloppe 2. Elle a un volume divisé par un piston mobile 3 en deux parties étanches l'une par rapport à l'autre. Une première 1A des deux parties du volume de la première enveloppe 1 est destinée à contenir du gaz sous pression et notamment de l'azote. L'autre partie lB du volume de la première enveloppe est destinée à contenir l'huile de travail. Cette autre partie 1 B communique avec l'espace défini entre la première et la seconde enveloppe de sorte que l'huile de travail entoure la première enveloppe pour répartir les contraintes de pression sur celle-ci. Comme visible sur la figure, la première enveloppe 1 comprend un corps tubulaire cylindrique 4 ayant une première 4A et une seconde 4B extrémité chacune munie d'une nervure annulaire 5 et 6 respectivement dont le diamètre extérieur est légèrement inférieur au diamètre intérieur de la seconde enveloppe. Ces nervures servent à caler l'enveloppe 1 à l'intérieur de l'enveloppe 2. Il est entendu que la hauteur de l'enveloppe 1 suivant l'axe longitudinal A est réglée en fonction de la hauteur de l'enveloppe 2 suivant cet axe de telle manière à éviter un déplacement relatif entre les deux enveloppes. Comme visible sur la figure, I'enveloppe 2 de forme tubulaire est fermée à une des ses deux extrémités par un couvercle amovible 7 qui peut être fixe par vissage. Ainsi la cartouche constituée par la première enveloppe peut être facilement et rapidement insérée ou retirée dans l'enveloppe extérieure 2. La partie 1A du volume de l'enveloppe 1 destinée à recevoir le gaz sous pression est délimitée par un disque de fermeture 8 disposé entre le piston 3 et la première extrémité 4A du corps cylindrique 4. Ce disque de fermeture est muni d'un orifice 8A débouchant dans la partie 1A du volume de la première enveloppe et servant au remplissage de la cartouche en gaz. Cet orifice est fermé par une valve unidirectionnelle 9 empêchant le gaz de s'échapper de la partie 1A du volume de l'enveloppe 1. L'espace 1C défini dans le corps cylindrique 4 entre le disque de fermeture 8 et la première extrémité 4A de celui-ci communique par des orifices 10 latéraux dans le corps 4 avec l'espace 11 défini entre les deux enveloppes 1 et 2. Le corps cylindrique 4 comporte également des orifices latéraux 12 à proximité de l'extrémité 4B permettant une mise en communication de l'espace 11 et de la partie 1 B du volume de l'enveloppe 1. En outre, le corps cylindrique 4 comporte un épaulement intérieur 13, par exemple annulaire, disposé entre les orifices 12 et le piston 3, cet épaulement 13 servant à limiter la course du piston suivant l'axe A en direction des orifices 12. Pour mettre en service un accumulateur selon l'invention, on ouvre le couvercle 7 de la seconde enveloppe 2 vide d'huile, on insère la première enveloppe 1, pleine de gaz sous pression (par exemple à une pression de 150 bars) et vide d'huile, dans la seconde enveloppe; on referme le couvercle de la seconde enveloppe; et on injecte de l'huile sous pression dans la seconde enveloppe par l'entrée d'huile 2A jusqu'à obtention d'une mise en pression suffisante du gaz dans la première enveloppe, par exemple à une pression de 400 bars. Cette opération peut parfaitement se réaliser avec l'enveloppe d'un accumulateur à simple enveloppe déjà en service pour le reconditionner en accumulateur à double enveloppe selon l'invention. On pourra noter que quand la cartouche 1 pleine de gaz sous pression et vide d'huile de travail est insérée dans l'enveloppe 2 de l'accumulateur, le piston 3 est en butée contre l'épaulement 13 et quand l'huile de travail est injectée dans l'enveloppe 2 après sa fermeture, elle vient remplir l'espace dans le corps annulaire 4 qui se trouve sous le piston 3 en passant par les orifices latéraux 10, I'espace 11 et les orifices 12 pour pousser le piston 3 afin de comprimer le gaz qui se trouve dans la partie 1A du volume de l'enveloppe 1. Il s'ensuit qu'en condition de stockage, la cartouche ne contient pas du gaz sous haute pression. C'est seulement quand elle est insérée dans l'enveloppe extérieure de l'accumulateur, que le gaz dans la cartouche est mis sous haute pression. L'accumulateur selon l'invention peut convenir à une commande hydraulique de commutateurs électriques à haute tension. Pour éviter toute fuite de gaz à travers le piston mobile de l'accumulateur, il est préférable de disposer celui-ci de telle façon que ladite première partie 1A du volume de la première enveloppe contenant le gaz sous pression soit au-dessus du piston mobile 3 suivant une direction verticale. L'enveloppe cylindrique 2 de l'accumulateur selon l'invention peut avoir un diamètre réduit du moment qu'il existe un espace 11 entre les deux enveloppes 1 et 2 et peut prendre avantageusement la forme d'un tronçon de tuyauterie dans une commande hydraulique. Comme cela ressort de la decription ci-dessus, I'accumulateur selon l'invention présente un haut degré de sécurité compte tenu du fait que l'enveloppe de gaz sous pression 1 n'est aucunement en communication avec l'atmosphère. De plus, en service, cette enveloppe 1 voit sa contrainte de pression de gaz annulée par la contrainte de pression hydraulique dans l'espace 1 1. REVENDICATIONS l/ Un accumulateur huile/gaz à double enveloppe destiné à constituer une réserve d'énergie, comprenant une première enveloppe (1) ayant un volume divisé en deux parties (1A, 1B) par un piston mobile (3) et une seconde enveloppe (2) entourant la première enveloppe, une première (1A) des deux parties du volume de la première enveloppe étant destinée à contenir du gaz sous pression et l'autre partie (1B) du volume de la première enveloppe étant destinée à contenir de l'huile, cette autre partie communiquant avec l'espace (11) défini entre la première et la seconde enveloppe, caractérisé en ce que la seconde enveloppe est fermée par un couvercle (7) et en ce que la première enveloppe est une cartouche insérée de façon amovible dans la seconde enveloppe et est indépendante de celle-ci. 2/ L'accumulateur selon la revendication 1, dans lequel la première enveloppe comporte un orifice (8A) débouchant dans la première partie (1A) du volume de la première enveloppe, cet orifice étant fermé par une valve unidirectionnelle (9). 3/ L'accumulateur selon la revendication 2, dans lequel la seconde enveloppe comprend un orifice d'entrée (2A) pour l'huile et un orifice de sortie (2B) pour l'huile vers un système à actionner. 4/ L'accumulateur selon les revendications 2 et 3, dans lequel la première et la seconde enveloppe ont une forme tubulaire cylindrique, et dans lequel la première enveloppe comprend un corps tubulaire (4) ayant une première (4A) et une seconde (4B) extrémité et dans lequel est disposé ledit piston mobile, ce corps tubulaire étant muni à chacune de ses deux extrémités d'une nervure annulaire (5; 6) dont le diamètre extérieur est légèrement inférieur au diamètre intérieur de la seconde enveloppe, et dans lequel ladite première partie (1A) du volume de la première enveloppe destinée à recevoir le gaz est délimitée par un disque de fermeture (8) disposé entre le piston et la première extrémité du corps cylindrique, ce disque de fermeture étant muni dudit orifice (8A) fermé par de ladite valve unidirectionnelle (9), et dans lequel l'espace défini dans le corps cylindrique entre ledit disque de fermeture et la première extrémité du corps cylindrique communique par des orifices (10) avec l'espace défini entre les deux enveloppes. 5/ Procédé pour mettre en service un accumulateur selon l'une des revendications 1 à 4, consistant à ouvrir le couvercle de la seconde enveloppe 6 2792375 vide d'huile, insérer la première enveloppe, pleine de gaz sous pression et vide d'huile, dans la seconde enveloppe, refermer le couvercle de la seconde enveloppe, et injecter de l'huile sous pression dans la seconde enveloppe par l'entrée d'huile jusqu'à l'obtention d'une mise en pression suffisante du gaz dans la première enveloppe. 6/ Procédé d'utilisation d'un accumulateur selon l'une des revendications 1 à 4 dans une commande hydraulique notamment de commutateurs électriques à haute tension, consistant à disposer ledit accumulateur de telle façon que ladite première partie du volume de la première enveloppe contenant le gaz sous pression soit au-dessus du piston.