CH640609A5 - Amortisseur de pulsations a debit reglable. - Google Patents
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Description
La présente invention se rapporte à un amortisseur de pulsations à débit réglable. Il est utilisé dans une installation hydraulique pour réduire la transmission des pulsations à l'aval de l'amortisseur.
Il est usuel d'utiliser, dans une installation hydraulique ou analogue, un amortisseur de pulsations dont la fonction est de réduire les effets nuisibles des pulsations dans l'installation. Par exemple, les brevets américains Nos 3782418, 3857413 et 4069844 concernent des amortisseurs de pulsations du type général susvisé.
De tels dispositifs comportent usuellement un réservoir de pression divisé en deux chambres par un séparateur mobile tel qu'une vessie. Une chambre est chargée avec du gaz sous pression. L'autre chambre est en communication avec l'installation hydraulique. Lorsque des pulsations se produisent dans le fluide hydraulique, pouvant résulter de l'utilisation de pompes à piston, etc., de l'énergie est emmagasinée par compression du gaz dans la chambre à gaz et est relâchée dans l'installation hydraulique lorsque la pression tombe dans l'installation hydraulique, de sorte que l'amplitude de telles pulsations transmises au reste de l'installation est grandement réduite. En l'absence de tels amortisseurs, les chocs créés par les pulsations peuvent être assez importants pour endommager ou briser des éléments de l'installation hydraulique, le problème étant rendu complexe par les effets harmoniques qui peuvent augmenter l'effet des pulsations engendrées.
Puisque de tels effets harmoniques, fréquences et amplitudes des pulsations engendrées dans chaque environnement varient d'une installation à l'autre, on appréciera qu'aucun dispositif amortisseur isolé ne peut produire l'effet optimal d'amortissement dans tous les cas. En vue d'une adaptation aux diverses conditions, il a été jusqu'à présent nécessaire de prévoir une gamme relativement importante
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d'ensembles amortisseurs ayant des caractéristiques d'amortissement différentes et, dans de nombreux exemples, on utilise d'une manière expérimentale un certain nombre de tels dispositifs dans une installation particulière pour choisir un ensemble efficace, compte tenu des paramètres rencontrés.
La présente invention a pour objet un amortisseur de pulsations adapté à être réglé pour permettre un degré d'adaptation de l'amortisseur à un groupe particulier de conditions, ce par quoi la gamme des amortisseurs nécessaire peut être limitée.
L'amortisseur de pulsations selon l'invention est défini par la revendication 1.
Des formes d'exécution de l'invention sont ci-après décrites, à titre d'exemples, en référence aux dessins annexés dans lesquels:
la fig. 1 est une vue en coupe verticale d'un dispositif amortisseur suivant l'invention;
la fig. 2 est une vue en perspective des divers éléments du boîtier de ce dispositif;
la fig. 3 est une vue en coupe partielle, à plus grande échelle, montrant les parties dans une position d'obturation partielle;
la fig. 4 est une vue en perspective de l'organe déflecteur, et la fig. 5 concerne une variante du dispositif amortisseur.
On se référera aux fig. 1 à 4. Le dispositif suivant l'invention comporte un réservoir de pression 10 ayant la forme générale d'un corps cylindrique ayant des extrémités hémisphériques supérieure et inférieure 11 et 12, respectivement. Un orifice de charge de gaz 13 est formé à l'extrémité supérieure, et un orifice de liquide est formé à l'extrémité inférieure du réservoir de pression. D'une manière usuelle, une valve de charge de gaz 15 est montée dans l'orifice de charge de gaz.
Une vessie 16 est disposée dans le réservoir de pression et divise l'intérieur de ce réservoir en une chambre supérieure 17 en communication avec l'orifice de charge de gaz 13 et une chambre inférieure 18 en communication avec l'orifice de liquide 14. Le séparateur ou vessie 16 peut comporter un bouton métallique 19 moulé ou adhé-risé avec la matière de la vessie.
Le dispositif comporte un boîtier 20 qui peut avoir la forme d'un bloc métallique rectangulaire ayant un perçage de part en part 21. Les extrémités de ce perçage définissent des raccords filetés de fixation 22, 23 permettant au boîtier d'être interposé dans la ligne de pression d'une installation hydraulique.
Le réservoir de pression 10 est fixé au boîtier 20 par un manchon de montage 24. Le manchon 24 est généralement cylindrique et creux et comporte des ouvertures d'écoulement diamétralement opposées 25, 26 qui sont orientées transversalement par rapport à l'axe longitudinal du manchon 24. Le manchon 24 est reçu dans un perçage vertical formé dans le boîtier 20, le perçage étant en alignement avec l'axe principal du réservoir de pression 10.
Le manchon 24 comporte à son extrémité supérieure 28 un siège de valve conique 29 conformé de façon à recevoir, de manière complémentaire, le bouton 19 porté par la vessie. Le manchon, au voisinage du siège de valve 29, est pourvu d'un rebord radial 30 ayant un épaulement de retenue annulaire dirigé vers le bas 31. Le manchon est fixé à l'orifice de liquide 14 par un dispositif de montage 32 qui, à titre d'exemple, peut être fabriqué suivant la construction décrite dans les brevets américains Nos 3782418 et/ou 3439712.
Le dispositif de montage 32 peut comprendre une paire de segments de montage métalliques 33, 34, chacun étant arqué et ayant une étendue angulaire d'environ 180°.
Les segments 33, 34 sont liés à un anneau continu en élastomère 35, de sorte que le dispositif 32 peut être plié autour de la ligne de jonction des segments arqués et introduit à l'intérieur du réservoir de pression par l'orifice de liquide 14, de sorte que, après relâchement du dispositif à partir de la condition pliée, le dispositif revient, par effet élastique, à sa configuration annulaire.
Les segments arqués 33, 34 comportent des bords incurvés dirigés vers le bas qui s'engagent étroitement avec la surface annulaire 36 qui entoure l'orifice de liquide. Les segments comportent un épaulement annulaire dirigé vers le haut 37, de diamètre plus petit que le diamètre de l'épaulement 31 dirigé vers le bas, du manchon, de sorte que, lorsque les parties sont dans la position montrée à la fig. 1, l'épaulement 31 du manchon porte contre l'épaulement 37, dirigé vers le haut, des segments arqués, qui, à leur tour, portent contre la surface 36 entourant l'orifice de liquide 14. Le diamètre intérieur 38 défini par les segments arqués 33, 34 du dispositif est di-mensionné de façon à entourer étroitement le diamètre extérieur du manchon 24.
Pour former un joint étanche au fluide entre le manchon et l'orifice de liquide, on prévoit une rondelle supérieure 39, un joint torique 40 et une rondelle de compression inférieure 41. Le collier annulaire 42 est disposé entre la rondelle de compression 41 et le boîtier 20. Le collier 42 comporte une partie de diamètre réduit 43 qui s'étend vers le haut dans l'espace annulaire défini entre l'orifice de liquide 14 et le diamètre extérieur du manchon 24.
Le collier 42 comporte une base annulaire élargie 44 qui s'étend dans un creux annulaire 45 formé au bord supérieur 46 du boîtier. Un canal 47 de retenue de joint torique peut être disposé sous le creux 45 pour recevoir un autre joint torique 48. Un joint est formé entre l'extrémité inférieure 49 du manchon 24 et le boîtier 20 par un joint torique inférieure 50 monté dans une gorge annulaire 51 formée dans le boîtier. La partie externe de l'extrémité inférieure 49 du manchon 24 est filetée, en 52, pour recevoir un écrou de verrouillage 53.
Un ensemble déflecteur 54, représenté plus en détail à la fig. 4, est monté dans l'extrémité inférieure 49 du manchon. L'ensemble déflecteur comporte une tige cylindrique 55 fixée par un cordon annulaire de soudure 56 dans le manchon. L'ensemble déflecteur 54 comporte des parties de déflexion inclinées 57, 58 et une cloison dirigée vers le haut 59. Comme on le voit à la flg. 1, les parties de déflexion 57, 58 sont disposées essentiellement à la hauteur des ouvertures 25, 26 du manchon 24 et la cloison 59 s'élève au-dessus de ces ouvertures.
Ainsi qu'il apparaît à la fig. 1, lorsque l'écrou de verrouillage 53 est serré, le manchon est tiré vers le bas, de sorte qu'une liaison de verrouillage est assurée entre le boîtier 20 et le réservoir de pression 10, les interfaces entre le boîtier, le manchon et le réservoir de pression étant, dans tous les cas, rendues étanches par les joints toriques interposés entre les divers éléments.
Dans la position représentée à la fig. 1, les ouvertures 25, 26 du manchon 24 sont essentiellement alignées avec le perçage de part en part 21 formé dans le boîtier, permettant le passage d'écoulement le plus large possible entre le raccord d'entrée 23 et le raccord de sortie 22. Comme montré par les flèches de la fig. 1, le fluide hydraulique s'écoulant du raccord 23 au raccord 22 emprunte un chemin détourné imposé par les parties de déflexion 57, 58 et la cloison 59. Lorsqu'on désire réduire l'écoulement dans le boîtier, il est simplement nécessaire de desserrer l'écrou de verrouillage 53, en relâchant ainsi la liaison entre le réservoir de pression 10 et le boîtier 20, et de faire tourner partiellement le manchon 24 dans le boîtier. Un tel mouvement rotatif peut être effectué convenablement en utilisant une clé appropriée (non représentée) insérée dans des trous de réception de clé 60, 61 ménagés dans la sous-fàce 62 de la tige 55 de l'ensemble déflecteur.
Ainsi qu'il est représenté à la fig. 3, le manchon a été partiellement tourné pour décaler les ouvertures 25, 26 par rapport au perçage 21, de telle sorte qu'une section d'écoulement réduite A est définie dans le boîtier. Lorsque la position désirée d'écoulement réduit est obtenue, l'écrou de verrouillage 53 est à nouveau serré, ce qui immobilise les différents éléments, comme indiqué précédemment.
On notera que la section effective A dans le boîtier peut varier à l'infini, en fonction des positions relativement décalées des ouvertures 25, 26 et du perçage 21.
Le fonctionnement du dispositif ressort de ce qui précède.
Lorsque la pression à l'orifice de liquide 14 est moindre que la pression intérieure dans la chambre à gaz 17, la valve 19 est appliquée contre le siège de valve 29. Lorsque la pression dans la ligne
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L'utilisation d'un chemin à écoulement variable permet de conditionner le dispositif amortisseur en fonction des pulsations qui existent dans une application donnée. Par exemple, lorsque les pulsations primaires rencontrées sont de haute fréquence et de faible amplitude, ces pulsations peuvent être plus efficacement amorties, en réduisant le passage d'écoulement, grâce à une rotation relative pour mettre hors de coïncidence les ouvertures 25, 26 et le perçage 21. Inversement, lorsque les pulsations rencontrées sont de plus petite fréquence mais de grande amplitude, un amortissement efficace peut être obtenu en ménageant un passage d'écoulement maximal dans le dispositif amortisseur, par suite d'une rotation qui place les ouvertures du manchon en pleine coïncidence avec le perçage 21.
On se référera maintenant à la fig. 5 qui concerne une variante de l'ensemble déflecteur, désigné par 64.
L'ensemble déflecteur 64 est monté dans l'extrémité inférieure 49 du manchon. L'ensemble déflecteur comporte une tige cylindrique 65 ayant une rainure 66 ouverte vers l'extérieur, dans laquelle est monté un joint torique 67. Le joint torique 67 est engagé intimement avec les parois internes du manchon 24 et empêche ainsi un passage du fluide vers l'extérieur par l'espace défini entre l'ensemble déflecteur et le manchon.
L'ensemble déflecteur 64 comporte une rainure axiale 68 qui reçoit un tenon 69 s'étendant vers l'intérieur à partir du manchon 24. L'engagement du tenon 69 dans la rainure 68 permet un mouvement axial de l'ensemble déflecteur par rapport au manchon, en empêchant une rotation relative des deux éléments.
L'ensemble déflecteur 64 comporte des parties de déflexion inclinées 70, 71 qui peuvent être arquées en section transversale, les parties de déflexion 70, 71 étant inclinées vers le haut, c'est-à-dire vers l'orifice de liquide 14. L'ensemble déflecteur comporte, en outre, une plaque de déflexion 72 comportant une ouverture transversale 73 qui la traverse de part en part, cette ouverture 73 ayant son axe parallèle au passage d'écoulement 21. Des moyens sont prévus pour soulever globalement l'ensemble déflecteur 74 vers le haut, c'est-à-dire parallèlement à l'axe du réservoir de pression 10. Ces moyens comportent un bouchon 74 ayant un trou 75, par exemple un trou pour une clé adaptée ou une fente de tournevis, à son extrémité extérieure 76, pour faire tourner le bouchon.
La surface extérieure du bouchon 74 est filetée en 77, les filets 77 étant vissés avec des filets intérieurs complémentaires 78 formés dans le manchon 24.
Des moyens sont prévus pour accoupler le bouchon 74 avec l'ensemble déflecteur 64 de telle façon qu'un mouvement axial du bouchon par rapport au manchon soit communiqué à l'ensemble déflecteur, tout en permettant une rotation relative des éléments.
Par exemple, à cet effet, le bouchon 74 comporte un col cylindrique 79 dirigé vers le haut, ayant une rainure annulaire circonféren-tielle 80 orientée vers l'extérieur. Le col 79 est reçu dans un trou borgne 81 formé à l'extrémité extérieure 82 de l'ensemble déflecteur 64.
Le trou borgne 81 comporte une rainure annulaire 83 dirigée vers l'intérieur, qui, dans la position de montage du bouchon, coïncide avec la rainure 80 orientée vers l'extérieur, du col. Une rondelle fendue 84 est adaptée à rentrer en chevauchement dans les rainures annulaires 80 et 83, en accouplant ainsi le bouchon et l'ensemble déflecteur pour un mouvement axial, tout en permettant une rotation relative des éléments.
Le montage du bouchon dans l'ensemble déflecteur est effectué en pressant la rondelle fendue radialement pour réduire sa circonférence jusqu'à une dimension telle qu'elle puisse passer à l'intérieur du trou borgne 81. Lorsque la rainure 80 du col portant la rondelle fendue est déplacée axialement en coïncidence avec la rainure 83 orientée vers l'intérieur, formée dans le perçage 81, la rondelle s'épa-5 nouit vers l'extérieur vers une condition de repos dans laquelle elle chevauche les deux rainures 80 et 83, en accouplant le bouchon et l'ensemble déflecteur.
Le fonctionnement du dispositif de la fig. 5 ressort de ce qui précède.
io En service, les raccords 22, 23 sont reliés aux conduits d'une installation hydraulique recevant du liquide sous pression avec des pulsations. Du gaz est chargé dans la chambre 17 par la valve de charge de gaz 15. Lorsque la pression du gaz dans la chambre 17 est supérieure à la pression hydraulique dans la ligne 21, la valve 19 est apis pliquée contre le siège 29. Lorsque des pressions, comportant des pressions de pulsations, sont plus fortes que la pression dans la chambre à gaz 17 et sont présentes dans le passage 21, le fluide hydraulique passe vers le haut et soulève la valve 19 de son siège en permettant au fluide d'entrer dans la chambre à liquide 18. 20 Les caractéristiques d'amortissement du dispositif dépendent, dans une large mesure, de la position du déflecteur 64 par rapport au chemin d'écoulement 21. Cette position peut être modifiée en vissant le bouchon 74 axialement vers l'intérieur ou vers l'extérieur dans le manchon 24.
25 On appréciera que, lorsque le déflecteur 64 est poussé axialement vers l'orifice de liquide, le passage de part en part 73 de la plaque de déflexion 72 est déplacé progressivement à partir de sa position alignée avec l'axe du passage d'écoulement 21 et les surfaces inclinées 71 sont progressivement introduites dans le chemin d'écoule-30 ment. En continuant à déplacer vers l'intérieur l'ensemble déflecteur 64, la section effective du passage d'écoulement sera ainsi progressivement réduite.
D'une façon générale, lorsque le déflecteur est utilisé dans une installation hydraulique ayant des pulsations de grande amplitude, 35 mais de basse fréquence, ces pulsations sont eflicacement amorties avec une perte de charge minimale dans l'installation, lorsque le déflecteur est déplacé vers le bas dans le boîtier de telle sorte que le passage 73 soit généralement aligné avec l'axe du passage de part en part 21 du boîtier.
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Lorsque des pulsations de plus haute fréquence existent, en particulier lorsque l'installation n'a pas des caractéristiques d'écoulement à grand volume, il est généralement préférable de déplacer l'ensemble déflecteur vers l'orifice de liquide de façon à décaler au moins 45 partiellement les ouvertures 73 par rapport au passage 21 et à avancer la partie de déflexion 71 en coïncidence avec le passage d'écoulement.
Puisqu'un léger déplacement du déflecteur dans le manchon peut avoir un effet important sur l'efficacité de l'amortissement du dispo-50 sitif, il est souhaitable que le réglage du déflecteur soit effectué au cours du fonctionnement réel de l'installation, ce qui peut être facilement réalisé grâce à l'invention.
Lorsque le dispositif fonctionne d'une façon normale, il est seulement nécessaire d'observer une jauge de pression à l'aval de l'àmor-55 tisseur pendant que l'on règle la position du déflecteur pour parvenir à une position réglée où les pulsations ont leur plus faible amplitude. De préférence mais non nécessairement, dans un but de sécurité, des moyens peuvent être prévus pour que le bouchon ne puisse être dévissé complètement en dehors du manchon 24 car, s'il en était 60 ainsi, le bouchon et le déflecteur pourraient être projetés vers l'extérieur avec une grande force et constituer ainsi un danger pour l'opérateur.
On appréciera que la construction décrite en référence aux fig. 1 à 4 ou en référence à la fig. 5 permet de réaliser des amortisseurs de 65 pulsations peu onéreux et à débit rapide de fluide et à haute pression, en utilisant une technique d'accumulateur avec des éléments standards tels que des vessies du type à bouton et des bouteilles de type usuel.
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3 feuilles dessins
Claims (12)
- 640 6092REVENDICATIONS1. Amortisseur de pulsations à débit réglable, caractérisé en ce qu'il comporte un réservoir de pression (10) ayant un orifice de charge de gaz (13) à une extrémité et un orifice de liquide (14) à l'autre extrémité, un boîtier (20) monté à cette autre extrémité du réservoir de pression, le boîtier comportant des parois qui délimitent un perçage formant un passage d'écoulement de part en part (21), des raccords (22,23) aux extrémités du passage d'écoulement (21) pour interposer ledit passage dans un chemin d'écoulement de fluide d'un circuit hydraulique, une valve de charge de gaz (15) montée dans l'orifice de gaz (13), un séparateur élastique expansible (16), monté dans le réservoir (10) et le divisant en deux chambres en communication respectivement avec l'orifice de liquide (14) et l'orifice de gaz (13), un manchon cylindrique creux (24) monté dans le boîtier (20) et pénétrant dans le réservoir de pression (10) par l'orifice de liquide (14), l'extrémité supérieure (28) du manchon comprenant un siège de valve (29), le manchon (24) ayant son axe aligné avec l'axe principal du réservoir (10), des moyens de valve (19) sur le séparateur (16) déplaçable en position de fermeture sur le siège de valve (29) en réponse à une expansion du séparateur (16), le manchon (24) comportant une paire d'ouvertures diamétralement opposées (25, 26) s'étendant dans le manchon, ces ouvertures étant disposées en coïncidence avec le perçage (21) du boîtier (20), un déflecteur (54) monté dans le manchon entre les ouverturee (25, 26) pour empêcher un écoulement direct de fluide d'une ouverture à l'autre, et des moyens (53) pour régler le manchon (24) et/ou le déflecteur (54) par rapport au boîtier (20).
- 2. Amortisseur de pulsations suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon (24) est monté rotatif par rapport au réservoir (10), l'extrémité du manchon éloignée de l'orifice de liquide s'étend vers l'extérieur au-delà du boîtier, les parties du manchon s'étendant vers l'extérieur comportant une partie filetée extérieure (52) et un écrou de verrouillage (53) vissé sur l'extrémité du manchon et s'engageant contre le boîtier (20) pour verrouiller le manchon (24) dans une position angulaire choisie par rapport au boîtier.
- 3. Amortisseur de pulsations suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le manchon (24) comporte un épaulement annulaire (31) adjacent au siège de valve (29), le réservoir (10) de pression comportant un collier annulaire (33, 34), ce collier ayant une partie de diamètre plus grand (36) s'engageant à l'intérieur du réservoir de pression (10) en entourant l'orifice de liquide (14) et une ouverture de diamètre réduit (38) entourant le manchon, l'épaulement (31) du manchon recouvrant le collier (33, 34), le manchon (24) étant retenu de manière verrouillée dans l'orifice de liquide (14) par engagement de l'épaulement (31) et du collier (33, 34) à une extrémité, et par engagement de l'écrou de verrouillage (53) et du boîtier (20) à l'autre extrémité.
- 4. Amortisseur de pulsations suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le déflecteur (54) comporte une tige cylindrique (55) disposée dans le manchon et liée par soudure à ce manchon (24) suivant une ligne de soudure annulaire (56) adjacente à l'extrémité du manchon s'étendant vers l'extérieur, de façon à réaliser une étan-chéité à l'extrémité extérieure du manchon.
- 5. Amortisseur de pulsations suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'extrémité de la tige (55) du déflecteur est accessible à l'extrémité du manchon (24) s'étendant vers l'extérieur, ladite extrémité de la tige comportant un trou (60, 61) adapté à recevoir une clé pour faire tourner ladite tige (55) et, par suite, le manchon (24).
- 6. Amortisseur de pulsations suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le déflecteur (64) comporte des parties (70, 72) disposées dans le passage d'écoulement entre les ouvertures (25,26), pour obturer partiellement le passage d'écoulement (21), et des moyens de réglage (74, 78) interposés entre le manchon (24) et le déflecteur (64) pour déplacer le déflecteur (64) axialement par rapport au manchon (24), dans des positions d'obturation variables du passage d'écoulement.
- 7. Amortisseur de pulsations suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le déflecteur (64) est disposé perpendiculairement au passage d'écoulement (21), le déflecteur et le manchon comportant des moyens de guidage complémentaires (68; 69) alignés axialement avec le manchon (24) pour empêcher le déflecteur de tourner dans le manchon.
- 8. Amortisseur de pulsations suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le déflecteur (64) comporte un perçage (73) de part en part, aligné avec le passage d'écoulement (21).
- 9. Amortisseur de pulsations suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de réglage (74, 78) comportent un perçage fileté (78) dans le manchon (24), en alignement avec l'axe du manchon, un bouchon (74) ayant des filets complémentaires (77) s'engageant avec les filets du perçage fileté (78) et des moyens de liaison axialement inextensibles et libres en rotation (79-81, 83, 84), pour relier le bouchon (74) et le déflecteur (64).
- 10. Amortisseur de pulsations suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le déflecteur (64) comporte une partie en forme de plaque plate (72), disposée perpendiculairement à l'axe du passage d'écoulement (21), le déflecteur comportant sur chacune des surfaces amont et aval, dans des positions davantage espacées de l'orifice de liquide que la plaque, une partie de déflexion inclinée (70, 71) vers l'orifice de liquide (14), les parties de déflexion s'avançant d'une manière variable dans le passage d'écoulement, en fonction de la position choisie des moyens de réglage (74, 78).
- 11. Amortisseur de pulsations suivant la revendication 10, caractérisé en ce que la partie plate (72) comporte une ouverture de part en part (73), formant une dérivation et ayant son axe parallèle à l'axe du passage d'écoulement (21).
- 12. Amortisseur de pulsations suivant la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens de réglage (74, 78) sont déplaçables avec une capacité de mouvement suffisante pour déplacer l'ouverture du déflecteur (73) jusqu'à une position située au-dessus du passage d'écoulement (21).
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