Brevet FR2803892A1 — publié le 20010720

L'invention concerne un récipient sous pression rempli avec au moins un fluide mis sous pression préalable par une masse gazeuse enfermée dans un corps enveloppe de forme variable, en particulier pour la compensation volumique dans un amortisseur d'oscillations, comportant une paroi dans laquelle est enfermé un gaz sous pression, la paroi du corps enveloppe étant formée du moins en partie par une couche d'obturation étanche aux gaz, et le récipient sous pression comprenant des tronçons orientés sous un angle les uns par rapport aux autres en direction périphérique. On utilise des masses gazeuses enfermées entre autres là o on doit mettre et garder un fluide sous pression, qui ne doit cependant pas se mélanger avec un autre fluide sous pression en circuit ouvert. Une application répandue se présente dans les unités à piston-et-cylindre, telles que des amortisseurs d'oscillations. Un tel amortisseur d'oscillations comportant une masse gazeuse enfermée est connu par exemple du document US 3 294 391. La masse gazeuse enfermée sert à compenser le volume de la tige de piston ou du piston qui plonge dans l'amortisseur d'oscillations. Le document DE 198 35 222 A1 décrit un récipient sous pression comportant un corps enveloppe de forme variable, dans lequel est enfermée une masse gazeuse. Des essais ont montré que le corps enveloppe présente à certains emplacements des pointes de tension qui détériorent la durée de vie du récipient sous pression. Dans un récipient sous pression de forme rectangulaire qui est amené sous forme arrondie en position de montage, par exemple dans un amortisseur d'oscillations, il peut se produire des plis aléatoires. Une mesure pour éviter ces plis, comme on le voit dans les figures 2 et 4, c'est de prévoir des jonctions 27V et ainsi des tronçons qui s'étendent sous un angle les uns par rapport aux autres en direction périphérique. Ces pointes de tension ne se sont alors plus produites. Une autre possibilité consiste à utiliser un récipient sous pression rond, 2 2803892 par exemple celui illustré dans la figure 5. L'inconvénient de cette réalisation c'est que, lorsque l'on poursuit le but d'utiliser un récipient sous pression aussi grand que possible, c'est-à-dire d'exploiter l'espace de façon optimale, on doit prévoir une réalisation du récipient sous pression séparée pour chaque taille de diamètre du tube entourant le récipient sous pression. L'objectif sous-jacent à la présente invention est d'obtenir un récipient sous pression pour une masse gazeuse enfermée dont le corps enveloppe présente des pointes de tension aussi faibles que possible. Conformément à l'invention, cet objectif est atteint par le fait que la paroi comporte une transition estampée entre les tronçons orientés sous un angle les uns par rapport aux autres. La transition estampée empêche que le corps enveloppe soit exposé à des plis indéfinis et qu'une friction excessive apparaisse au niveau des parois. Des transitions arrondies correspondantes minimisent les états de tension dans le corps enveloppe, de sorte que l'on peut prolonger de façon décisive la durée de vie du corps enveloppe. Selon un autre développement avantageux, la transition estampée est réalisée sous forme de rayon. Selon une autre mesure conforme à l'invention pour minimiser les états de tension dans le corps enveloppe, la paroi est réalisée avec un profilé d'allongement. Précisément lorsque la paroi du corps enveloppe comprend un matériau présentant une propriété d'allongement très faible, par exemple un film métallique, on peut obtenir l'allongement du corps enveloppe grâce à un profilé d'allongement. On entend par profilé d'allongement tous les plis de la paroi qui permettent une modification en longueur par redressement des plis. On doit considérer la réalisation pratique du profilé d'allongement également sous des aspects économiques. On cherchera un compromis entre les coûts de fabrication et la capacité d'allongement du profilé 3 2803892 d'allongement. De vastes essais ont montré qu'un profilé d'allongement présentant une section sinusoïdale convient particulièrement, car dans ce cas les tensions supplémentaires que l'on applique dans le film sont les plus faibles. De plus, il peut être avantageux que la transition estampée, située entre les tronçons orientés sous un angle les uns par rapport aux autres, et le profilé d'allongement forment un profilé en chevauchement. On entend par profilé en chevauchement par exemple le fait que l'estampage entre les tronçons orientés sous un angle les uns par rapport aux autres n'interrompt pas le profilé d'allongement, mais que l'estampage comprend également le profilé d'allongement. Pour obtenir des cycles courts lors de la fabrication du récipient sous pression, on peut prévoir que le profilé d'allongement se limite à une bande dans la zone de la transition estampée. Pour obtenir l'effet maximal du profilé d'allongement, celui-ci s'étend transversalement à l'axe longitudinal du corps enveloppe. Pour des récipients sous pression à charge particulièrement élevée, on peut également prévoir que le profilé d'allongement soit constitué par plusieurs profilés d'allongement individuels. Pour des raisons de solidité, on prévoit que le profilé d'allongement constitué par plusieurs profilés d'allongement individuels délimite des segments de paroi en forme de losange. Dans ce cas, il est particulièrement avantageux que les profilés d'allongement s'étendent en oblique par rapport à l'axe longitudinal du récipient sous pression et que les sommets ainsi résultants des segments de paroi en forme de losange se trouvent sur un cercle partiel et sur des parallèles à l'axe longitudinal. L'invention sera décrite plus en détail dans ce qui suit en se rapportant à la description des figures qui suit. Celles-ci montrent: 4 2803892 figure 1, un exemple d'application de la masse gazeuse enfermée dans un amortisseur d'oscillations; figure 2, une coupe à travers l'amortisseur d'oscillations et la masse gazeuse enfermée; figures 3a, 3b, des coupes à travers la paroi du corps enveloppe; figure 4, une vue de la masse gazeuse enfermée; figure 5, une vue développée du corps enveloppe; et figure 6, une illustration d'un détail du corps enveloppe. La figure 1 montre un amortisseur d'oscillations 1 connu en soi, du type de construction à deux tubes, dans lequel une tige de piston 3 avec un piston 5 est guidée en déplacement axial dans un tube de pression 7. Le piston 5 subdivise le tube de pression en une chambre de travail supérieure 9 et une chambre de travail inférieure 11, les deux chambres de travail étant en communication par l'intermédiaire de valves d'amortissement 13 dans le piston. Le tube de pression 7 est enveloppé par un tube de récipient 15, la paroi intérieure du tube de récipient et la paroi extérieure du tube de pression formant une chambre de compensation 17 qui est remplie complètement avec un fluide d'amortissement et avec une masse gazeuse enfermée 19 jusqu'à un guidage de tige de piston 21. À l'extrémité inférieure de la chambre de travail 11 est disposé un fond qui comprend le cas échéant un clapet anti-retour 23 et une valve d'amortissement 25. Lors d'un mouvement de la tige de piston, le volume refoulé de la tige de piston est compensé par une modification volumique de la masse gazeuse enfermée. La figure 2 montre une coupe à travers l'amortisseur d'oscillations 1 au niveau de la masse gazeuse enfermée 19. La masse gazeuse enfermée est constituée par un corps enveloppe 27 avec une paroi 29 qui est remplie sous pression avec un gaz, en particulier de l'azote. En 2803892 variante, on peut utiliser du CO2 ou lors d'un montage très rapide également un gaz liquide. La paroi 29 possède une paroi intérieure 29i et une paroi extérieure 29a qui forment à leur tour un début et une fin. Dans cet exemple d'application, la masse gazeuse enfermée est disposée en forme d'arc de cercle dans la chambre de compensation 17. Dans l'illustration en coupe, on voit des tronçons 41 de la masse gazeuse enfermée, qui sont agencés en rangée et orientés sous un angle les uns par rapport aux autres. Les tronçons 41 sont formés par des transitions estampées 43 entre la paroi intérieure 29i et la paroi io extérieure 29a, lesquelles s'étendent parallèlement à l'axe de l'amortisseur d'oscillations. La masse gazeuse enfermée comprend un raccord de remplissage 31 qui est accessible via une ouverture de remplissage 33 dans le tube de récipient. Lors du montage de l'amortisseur d'oscillations, on pose le corps enveloppe non rempli dans le tube de récipient 15, le raccord de remplissage 31 étant boutonné dans l'ouverture de remplissage. Ensuite, on introduit le tube de pression 7. Puis, on remplit l'ensemble de l'amortisseur d'oscillations avec de l'huile, et le volume du remplissage d'huile se détermine en fonction de la pression de fonctionnement ultérieure qui est déterminée par la masse gazeuse enfermée, lorsque la tige de piston est à l'arrêt. Lorsque l'amortisseur d'oscillations est fermé, on peut amener la masse gazeuse enfermée via une unité de remplissage non illustrée, par exemple une aiguille d'injection. Lorsque l'on enlève l'aiguille d'injection, l'ouverture de piqûre se ferme automatiquement. Après le remplissage, on peut refermer l'ouverture de remplissage par une bille enfoncée 35. La figure 3a montre une coupe à travers la paroi 29; la paroi intérieure 29i et la paroi extérieure 29a peuvent être constituées avec le même matériau ou présenter la même structure. Le noyau de la paroi est formé par un film métallique, en particulier un film en aluminium 29A1 dont l'épaisseur ne présente que quelques tm. De l'aluminium laminé convient en particulier. Le film en aluminium se charge de la fonction d'étanchement pour le gaz enfermé. Vers l'extérieur, le film en aluminium est revêtu avec un film de protection 29S. Ce film de 6 2803892 protection favorise la solidité, augmente la résistance à la déchirure et empêche une formation trop forte de froissures. Cette couche présente approximativement la même épaisseur que le film en aluminium et elle est constituée par exemple en PET ou en polyamide. La paroi va en se rétrécissant vers l'intérieur via un revêtement soudable 29V. Le revêtement soudable peut également être réalisé en plusieurs couches, par exemple en deux couches, et présenter une épaisseur de matériau qui est par exemple quatre à cinq fois plus épaisse que celle du film en aluminium. Pour un revêtement 29V en plusieurs couches, on étire les couches individuelles et on les applique en croix. Grâce à ceci, on obtient une haute résistance et solidité de forme, et en particulier on compense des contraintes intérieures. Pour ce qui concerne le choix du matériau, le PP et le PA ont fait leurs preuves. L'épaisseur de couche est d'environ 50 à 100 pim. Lorsque l'on utilise du PA pour la couche de protection et pour la couche de soudage, on peut procéder à un soudage de scellement pour le corps enveloppe. Dans le cas d'un soudage de scellement, on pose la couche de protection en chevauchement sur la couche de soudage et on la soude par apport de chaleur. La figure 3b montre la structure de la paroi du corps enveloppe qui comprend en supplément une couche porteuse 29T. Cette couche porteuse assure la solidité du corps enveloppe 29 dans toutes les directions de charge. En utilisant la couche porteuse, on peut réduire au minimum absolu le film métallique 29A1. Grâce à ceci, le corps enveloppe devient plus flexible et adopte des propriétés élastiques analogues à celles du caoutchouc. De plus, la couche porteuse représente une protection du film métallique lors de l'opération de soudage. On doit assurer qu'aucun fluide de fonctionnement du récipient sous pression ne viendra en contact avec le film métallique. En fonction du fluide de fonctionnement, le film métallique peut être attaqué chimiquement. On s'efforcera d'agencer le film métallique 29AL dans la partie neutre de la paroi du corps enveloppe, afin d'optimiser la charge en flexion. 7 2803892 On peut déposer une couche de colle 29K par exemple en PU entre lesdites couches, qui assure une bonne cohésion des couches. On peut déposer la couche de colle comme une colle habituelle ou bien on peut la poser sous forme de film collant. En variante, on peut également calandrer les couches individuelles. La figure 4 montre une coupe longitudinale à travers un tronçon 41 du corps enveloppe 27. Dans cette vue, on voit clairement un profilé d'allongement 45. Ce profilé d'allongement entraîne une forme de coussin des tronçons entre les transitions estampées 43. Dans la zone des transitions, la paroi peut se poser en plis et elle peut s'étirer au maximum au niveau de l'équateur 47 du coussin. Un profilé d'allongement est illustré à titre d'exemple sous forme sinusoïdale. Bien entendu, on peut également imaginer une autre formation de plis. Le profilé sinusoïdal présente par exemple une distance de 2 mm entre une ondulation supérieure et l'ondulation supérieure suivante, et une amplitude de 0,2 à 0,3 mm. La figure 5 illustre un corps enveloppe 27 développé. Au bord sont prévus des cordons de soudure 37 qui font apparaître un corps fermé à partir de la paroi intérieure 29i et de la paroi extérieure 29a. Pour les cordons de soudure 37, on a besoin du revêtement soudable 29V, voir figure 3. La figure 5 montre trois formes possibles de la réalisation du profilé d'allongement 45. Dans la variante à gauche, le profilé d'allongement se limite à une bande au niveau de la transition estampée 43, car c'est ici qu'apparaissent les pointes de tension maximales que l'on doit minimiser. On peut également prévoir que le profilé d'allongement s'étende parallèlement aux cordons de soudure 37, car dans cette région on doit s'attendre à une formation plus importante de plis. Le profilé d'allongement médian 45 est réalisé horizontalement. Un profilé d'allongement horizontal est particulièrement simple à produire. 8 2803892 La variante à droite montre un profilé d'allongement 45 qui est constitué par deux profilés d'allongements individuels 45a; 45b qui se croisent, grâce à quoi on détermine des segments de paroi 49 en forme de losange. Lorsque les profilés d'allongements individuels s'étendent en alternance sous 45 , comme ceci est illustré, les intersections du profilé d'allongement se trouvent parallèlement aux axes principaux du corps enveloppe 27. Ainsi, le comportement d'allongement du corps enveloppe est encore une fois amélioré, car lors de l'attaque en force des intersections, un allongement plus grand se produit en comparaison avec une réalisation horizontale et verticale du profilé d'allongement 45. La figure 6 est destinée à montrer que la transition estampée 43 entre les tronçons 41 de la masse gazeuse enfermée et le profilé d'allongement 45 forme un profilé en chevauchement dans lequel les deux caractéristiques de profilé restent maintenues. L'application décrite dans l'amortisseur d'oscillations est mentionnée à titre d'exemple. Bien entendu, on peut également exploiter les forces élastiques de la masse gazeuse enfermée. On peut imaginer par exemple d'utiliser un ressort à gaz portant une partie ou toute la charge, comme utilisé par exemple dans les techniques des trains de roulement pour le réglage de niveau, et des éléments élastiques hydrauliques. Dans quelques applications, par exemple pour un amortisseur à tube unique pour remplacer la chambre de compensation, on doit prévoir une butée qui empêche le soulèvement du corps enveloppe. L'amortisseur d'oscillations à tube unique est constitué essentiellement par les mêmes composants que l'amortisseur d'oscillations du type de construction à deux tubes selon la figure 1, des composants identiques portant les mêmes chiffres de référence. On peut utiliser en tant que butée par exemple une bague serrée, ou si présente, une valve de fond 25. 9 2803892 Revendications 1. Récipient sous pression rempli avec au moins un fluide mis sous pression préalable par une masse gazeuse enfermée dans un corps enveloppe (27) de forme variable, en particulier pour la compensation volumique dans un amortisseur d'oscillations, comportant une paroi (29) dans laquelle est enfermé un gaz sous pression, la paroi (29) du corps enveloppe (27) étant formée du moins en partie par une couche d'obturation étanche aux gaz, et le récipient sous pression comprenant des tronçons (41) orientés sous un angle les uns par rapport aux autres en direction périphérique, caractérisé en ce que la paroi (29) comprend une transition estampée (43) entre les tronçons (41) orientés sous un angle les uns par rapport aux autres. 2. Récipient sous pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que la transition estampée (43) est formée par un rayon. 3. Récipient sous pression selon la revendication 1 ou selon le préambule de la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi (29) est réalisée avec un profilé d'allongement (45). 4. Récipient sous pression selon la revendication 3, caractérisé en ce que le profilé d'allongement (45) présente une section sinusoïdale. 5. Récipient sous pression selon la revendication 1, caractérisé en ce que la transition estampée (43), située entre les tronçons (41) orientés sous un angle les uns par rapport aux autres, et le profilé d'allongement (45) forment un profilé en chevauchement. 6. Récipient sous pression selon la revendication 3, caractérisé en ce que le profilé d'allongement (45) se limite à une bande dans la zone de la transition estampée (43). 7. Récipient sous pression selon la revendication 3, caractérisé en ce o que le profilé d'allongement (45) s'étend transversalement à l'axe longitudinal du corps enveloppe (27). 8. Récipient sous pression selon la revendication 3, caractérisé en ce s que le profilé d'allongement (45) est constitué par plusieurs profilés d'allongement individuels (45a; 45b). 9. Récipient sous pression selon la revendication 8, caractérisé en ce que le profilé d'allongement (45) constitué par plusieurs profilés io d'allongement individuels (45a; 45b) délimite des segments de paroi (49) en forme de losange.