WO1982002036A1 - Dispositif d'accumulation et de restitution d'energie mecanique avec chambres a vide de volume variable - Google Patents

Abstract

Une des applications du dispositif est realisee par plusieurs chambres a vide (R, S et T) annulaires autonomes d'un volume variable reunies entre elles et entourant un recipient en forme d'un soufflet (19) contenant un fluide sous pression. Une valve (17) equipant le recipient (19) permet la diffusion dudit fluide en aerosol ou en jet.

Description

"Dispositif d'accumulation et de restitution d'énergie mécanique avec chambres à vice de volume variable"

Le demandeur a décrit dans les brevets français N° 72 40290, 74 05122 et 76 00539 des récipients utilisant une chambre à vide pour assurer la diffusion sous pression d'un produit contenu dans une chambre à fluide, le volume variable de la chambre à vide précitée étant réalisé , soit par un ensemble cylindre-piston, soit par un soufflet en matière élastique. Ainsi qu'il ressort ces exposés de ces brevets, de tels récipients procurent, par rapport aux récipients connus, plusieurs avantages décrits dans lescits exposés.

Le Demandeur constate que les moyens caractéristiques qui procurent de tels avantages peuvent être encore perfectionnés et peuvent de ce fait permettre, d'un part la réalisation des récipients simples, bon marché et d'un volume réduit et d'autre part d'étendre le domaine d'applications desdits dispositifs à la manière des ressorts pour emmagasiner et restituer une énergie mécanique. La présente invention propose dans ce but, un dispositif dans lequel le volume variable de la chambre à vide est réalisé par un ou plusieurs éléments autonomes assemblés entre eux, chacun desdits éléments composés de deux parois assemblées entre elles sur leurs rebords d'une façon étanche dans une position dans laquelle leurs faces intérieures s'appliquent sans jeu l'une contre l'autre, de organes étant prévus, permettant par un effort de traction appliqué de l'extérieur, d'écarter l'une de l'autre les deux faces intérieures précitées, en créant entre elles un vide.

Il faut préciser que le terme paroi ou organe est employé dans le sens le plus large, englobant les différentes formes, tailles, épaisseurs ou matières desdites parois ou desdits organes.

C'est ainsi, par exemple, que les parois précitées peuvent être réalisées plates ou en forme de ventouses aplaties pendant leur assemblage par paires, avoir la forme d'un disque ou d'une rondelle, avoir leurs faces s'appliquant l'une contre l'autre lisses ou profilées, présenter ou pas des moyens particuliers, assurant leur assemblage, ces moyens formés d'un seul tenant avec lesdites parois ou non, etc ... Les organes permettant d'écarter les parois des chambres à vide l'une de l'autre, peuvent également avoir des formes, des tailles ou des matières différentes, correspondant au but qui doit réaliser le dispositif suivant l'invention. Plusieurs avantages peuvent être dégagés d'un dispositif ainsi constitué.

1. La pression fournie par le dispositif armé, est pratiquement constante pour n'importe quelle position relative des parois formant les chambres à vide. En effet, la création dans chaque chambre à vide d'une capacité à partir d'un volume pratiquement nul, assure la réalisation d'un vide extrêmement poussé entre les parois desdites chambres, de telle façon que la pression différentielle entre la pression atmosphérique agissanté sur les faces extérieures des parois précitées et le vide régnant à l ' intérieur desdites parois, reste constante.

2. Le dispositif, suivant l'invention, composé de plusieurs chambres à vide autonomes, formées par des parois minces, réalise un ensemble léger et rigide en sens transversal, supprimant les déformations irrégulières d'un soufflet étanche, soumis à la traction.

3. Le dispositif suivant l'invention, peut réaliser d'une façon simple pour une charge donnée une flèche quelconque, par l'assemblage de plusieurs chambres à vide réalisant la somme des flèches de chacune ces chambres précitées. 4. Le dispositif suivant l'invention dans lequel une caractéristique, choisie d'avance, lie 1' accroissement d'une flèche à l'augmentation d'une charge (effort extérieur) est facilement réalisée par un assemblage des chambres à vide présentant des parois des surfaces différentes, lesdites surfaces exposées a la pression atmosphérique déterminant les charges nécessaires pour les écarter les unes des autres.

5. Le poids d'un dispositif suivant l'invention, présentant les chambres à vide avec les surfaces des parois importantes, est beaucoup plus léger que le poids d'un ressort d'acier capable de fournir un travail identique important, mais avec une pression décroissante.

6. Le dispositif suivant l'invention, dans une position libre, dans laquelle les faces intérieures des parois formant les chambres à vide sont en contact sans jeu les unes avec les autres, présente une forme très compacte et occupe un volume extrêmement réduit.

7. Des parois en forme de ventouses formées par paires d'un seul tenant, peuvent être assemblées entre elles pour constituer les chambres à vide étanches du dispositif suivant l'invention, par une simple pression, aplatissant lesdites ventouses de façon telle que leurs faces intérieures se touchent sans jeu entre elles. Plusieurs autres avantages apparaîtront par la suite, en permettant en particulier, de réaliser en monomatière un ensemble composé d'une chambre à fluide en forme d'un soufflet, entouré des chambres à vide annulaires suivant l'invention. Les objets caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description que l'on va en donner ci-après, portant sur plusieurs modes de réalisation choisis à titre d'exemple et représentés sur les dessins annexes : la figure 1 montre en perspective un dispositif suivant l'invention, comportant une seule chambre à vide, ladite chambre représentée dans une position libre, dans laquelle les faces intérieures de ses parois, en forme de disques plats, se touchent ; la figure 2A est une vue en coupe verticale montrant, séparés les uns des autres, les divers éléments constitutifs d'un dispositif comportant trois chambres à vide et constituant un des modes de réalisation de l'invention ; la figure 2B est une vue en élévation montrant le dispositif de la figure 2A avec les éléments constitutifs assemblés entre eux par pression ; la figure 2C est une coupe axiale verticale montrant le dispositif de la figure 2B avec les parois des trois chambres à vide écartées par un effort de traction appliqué de l'extérieur ; la figure 3 est une coupe axiale,verticale d'un dispositif suivant l'invention, comportant une seule chambre à vide, composée des deux parois en forme de rondelles plates, représentées dans la position libre dans laquelle leurs faces intérieures se touchent ; la figure 4 est une coupe axiale, verticale d'un dispositif du type de celui de la figure 3, les parois en forme de rondelles plates composant trois chambres à vide étant représentées dans la position écartée ; la figure 5 est une vue en élévation en coupe axiale, verticale du dispositif de la figure 4, dans lequel le soufflet central, formé par les parois des trois chambres à vide, est obturé à ses deux extrémités, par des cloisons transversales étanches ; la figure 6A montre en coupe axiale le soufflet central d'un dispositif du type de la figure 5 formé d'un seul tenant avec deux rondelles plates radialement surdimensionnëes sur chaque pli convexe de la paroi en accordéon dudit soufflet ; sur la figure 6B le même soufflet est représenté aplati avec les bords extérieurs des rondelles fixés les uns aux autres par paires, de façon à former les chambres à vide annulaires entourant le soufflet central ; la figure 7 montre en coupe axiale une boîte aérosol équipée d'un dispositif selon l'invention. Les éléments identiques ou équivalents portent les mêmes références sur toutes les figures.

Sur la figure 1 deux disques plats 1 et 2, s'appliquant sans jeu l'un contre l'autre, sont fixés l' un à l'autre, d'une façon étanche sur leurs rebords extérieurs 3 par soudure, collage ou un autre procédé, pour former une chambre à vide. Les deux éléments 4 et 5 formés d'un seul tenant avec les disques 1 et 2, ou fixés sur leurs faces extérieures, permettent par un effort de traction appliqué sur ces éléments, d'écarter les faces intérieures des disques 1 et 2, et créer entre elles un vide extrêmement poussé.

Comme il a été expliqué plus haut, dans un tel dispositif, une force de rappel axiale agissante entre la position dans laquelle les deux parois sont écartées l'une de l'autre et la position libre dans laquel elles se touchent, reste sensiblement constante.

Il est clair que la flèche totale d'un tel dispositif comportant plusieurs chambres à vide est égale à la flèche d'une seule chambre à vide, déterminée par la distance maximum de ses parois écartées, multipliée par le nombre des chambres à vide du dispositif précité.

Sur la figure 2A les éléments A, B, C et D représentent quatre éléments constitutifs d'un dispositf suivant l'invention.

Les deux éléments B et C, formés chacun d'un seul tenant par deux parois-ventouses 2-1' et 2'-1", formeront une chambre à vide du dispositif, tandis que les éléments A et D, chacun formé également d'un seul tenant, par une ventouse 1 ou 2" et un organe 4 ou 5, placés à deux extrémités du dispositif, formeront avec les ventouses 2 et 1" deux autres chambres à vide et permettront en même temps d'exercer un effort de traction nécessaire à la création du vide dans les chambres à vide précitées. Sur la figure 2B les quatre éléments A, B, C et D sont fixés les uns aux autres par une pression extérieure appliquée pendant le montage, cette pression aplatissant les ventouses 1 et 2, 1' et 2', 1" et 2" de telle façon que leurs faces intérieures viennent en contact sans jeu les unes avec les autres, en les réunissant dans cette position aplatie, d'une façon étanche, la pression atmosphérique assurant cette fixation.

Il est évident que, dans un tel dispositif, il est nécessaire que l'effort de traction appliqué de l'extérieur ne dépasse jamais la résistance offerte par la pression atmosphérique agissant sur les faces extérieures des ventouses ou que la flèche du dispositif précité soit limitée par une butée.

Sur la figure 2C le dispositif de la figure 2B est représenté avec les faces intérieures des ventouses écartées les unes des autres par un effort de traction appliqué de l'extérieur sur les organes 4 et 5, lesdites ventouses formant par paire 1-2, 1'-2', et 1"-2" les trois chambres à vide suivant l'invention. Il faut préciser que le nombre des chambres à vide, formées par des éléments tels que B ou C peut être quelconque et ne dépend que de la flèche maximum demandée au dispositif soumis à une charge donnée.

Sur la figure 3, deux parois en forme de ron¬délies plates 6 et 7 reposant sans jeu l'une sur l'autre, sont fixées l'une à l'autre d'une façon étanche sur leurs bords extérieurs 3 et sur leurs bords intérieurs 8 par soudure, collage ou un autre procédé quelconque, pour former une chambre à vide annulaire, les deux éléments tubulaires 9 et 10 d'un seul tenant avec les rondelles 6 et 7 ou fixés sur les plages circulaires 11 et 12, permettent d'écarter les faces intérieures des rondelles 6 et 7 et créer entre elles un vide extrêmement poussé.

Sur la figure 4, trois chambres à vide annulaires R, S et T, formées chacune par une paire de rondelles élastiques, plates 6-7, 6'-7' et 6"-7", sont assemblées entre elles par soudure, collage élastique ou un autre procédé quelconque, sur les plages circulaires 13 et 14 disposées entre leurs bords extérieurs et leurs bords intérieurs, les éléments terminaux tubulaires 9 et 10 étant fixés sur les plages 11 et 12 aux deux extrémités du dispositif.

On voit sur la figure 4 que les parties des rondelles 6-7, 6'-7' et 6"-7", à l'intérieur des plages circulaires 11, 13 , 14 et 12 forment une paroi en accordéon U qui détermine un volume central entouré par les chambres à vide annulaires R, S et T.

Dans la figure 5, une cloison transversale étanche 15 équipée d'une valve 17 est sertie sur une bague de raccordement 16 qui est fixée sur la plage circulaire 11 à une extrémité de la paroi en accordéon U, tandis qu'un fond étanche 18 est fixé sur la plage 12 à l'autre extrémité de celle-ci. Il est constitué ainsi avec ladite paroi un récipient étanche formant chambre à fluide, munie d'une valve et entouré des chambres à vide annulaires ; ce récipient en forme de soufflet, une fois rempli d'un produit liquide ou pâteux, permet une diffusion sous pression dudit produit.

Un récipient ainsi constitué, présente par rapport aux récipients connus du type dit aérosol, plusieurs avantages très importants :

1. La chambre à fluide et les chambres à vide annulaires ayant la paroi de séparation en accordéon commune, le volume global du dispositif, rempli d'un fluide et prêt à être utilisé, est très réduit, ledit volume étant déterminé uniquement par la somme des volumes de ces chambres. 2. Le récipient vide, avant le remplissage avec les parois des chambres à plat appuyées les unes contre les autres, occupe un volume extrêmement réduit, ce qui diminue d'une façon considérable les frais de transport des dispositifs vides vers les lieux de leur conditionnement, ainsi que les frais de leur stockage et de leur manutention.

3. Deux soufflets concentriques, les pourtours des plis périphériques du soufflet central solidaires avec les pourtours des plis concaves du soufflet extérieur, rëalisent un dispositif très rigide, éliminant dans la position armée, les déformations irréguliêres de ces parois.

4. Il ne reste pratiquement aucun produit non distribué dans un récipient vide, utilisé complètement, la capacité résiduelle de la chambre à fluide d'un tel récipient déterminée par les trous circulaires ménagés au centre des rondelles aplaties, étant très réduite.

Le dispositif suivant l'invention, représenté sur la figure 5, peut être réalisé d'une seule pièce à partir d'un récipient 19 en forme d'un soufflet représenté sur la figure 6A, ce récipient 19 présentant sur les plis périphériques 20 et 20' de sa paroi en accordéon U deux parois circulaires plates, saillantes radialement 22-21' respectivement 22'-21", les plispériphériques formés aux deux extrémités du récipient 19 ne comportant chacun qu'une paroi 21 et 22".

Dans la figure 6B le récipient 19, aplati par une pression extérieure, se trouve dans une position dans laquelle les faces extérieures, voisines de la paroi en accordéon U, prolongée par les faces des parois plates, radialement saillantes 21, 22, 21', 22', 21", 22" se touchent sans jeu entre elles, en permettant par un procédé connu quelconque, l'assemblage par paire des rebords périphériques des parois formées sur les plis voisins de la paroi U, en réalisant ainsi entre les faces intérieures des parois 21-22, 21'-22', 21"-22" les trois chambres à vide annulaires entourant le récipient 19. La figure 7 montre un exemple d'application de l'invention à la réalisation d'un récipient distributeur du type dit aérosol. Le récipient proprement dit comporte de manière usuelle un corps cylindrique 30 qui peut rester ouvert à la base et présentant une partie supérieure 31 tronconique fermée de manière étanche par une coupelle 32 sertie en 33 , avec un joint d' étanchéité et l'élément terminal 34 d'un dispositif selon l'invention. Au centre de la coupelle est fixée, de manière connue en soi, une valve 35 équipée d'un diffuseur 36.

L'élément terminal 34 comporte une partie tubulaire 37 qui est prise dans le serti 33 et une partie annulaire plate 38 qui est fixée à la plage circulaire centrale d'une première rondelle 40 initialement plate suivie d' une série de rondelles semblables 40-1, 40-2 ... 40n. Ces rondelles sont découpées dans cet exemple d'application dans une feuille d'aliminium et assemblées entre elles par une technique de soudage aux ultrasons successivement selon trois plages circulaires de rayons croissants, à savoir les plages interne, centrale et extérieure indiquées en 41, 42 et 43. Les soudures interne et externe 41 et 43 assemblent les rondelles 40 par paires tandis que les soudures centrales 42 assemblent entre elles les faces affrontées des paires successives, ainsi qu'en bout de la série, l'élément terminal 44 constitué pa un simple disque également découpé dans la feuille de départ ou dans une feuille plus épaisse.

On retrouve ainsi une série de chambres à vide annulaires délimitant en regard de la valve 35 une chambre à fluide 50 en soufflet obturée en bout par l'élément terminal 44. Le déploiement du dispositif selon l'invention dans sa position illustrée est obtenu lors du remplissage de la chambre à fluide 50 à travers la valve 35. La distribution est dès lors assurée par retour progressif des chambres à vide ainsi dilatées en leur état aplati où l'élément terminal 44 se trouve approché de l'élément terminal 38, n'étant plus séparé de celui-ci que de la distance correspondant à la somme des épaisseurs des feuilles constituantes. Le remplissage de la chambre à fluide peut s'effectuer soit sous pression, soit par aspiration créée par déploiement du dispositif.

Bien entendu, les dispositions décrites et représentées pourront faire l'objet de diverses modifications et variantes sans sortir pour autant du cadrede l'invention. Ainsi, par exemple, au lieu de parois initialement planes pour constituer les chambres à vide, on peut faire usage de parois de structure gaufrée avec des zones circulaires concentriques en creux et en saillie, les parties en saillie d'une paroi étant adaptées à s'emboîter dans les parties en creux de l'autre paroi en réalisant le contact sans jeu entre faces internes affrontées de chaque chambre à vide.

Claims

REVENDICATIONS 1. Dispositif permettant l'accumulation et la restitution de l'énergie mécanique par la création du vide dans une capacité d'un volume variable, ce dispositif caractérisé par le fait qu'il comporte au moins une chambre à vide, composée des deux parois assemblées entre elles dans une position dans laquelle les faces intérieures desdites parois s'appliquent sans jeu l'une contre l'autre, tandis que leurs bords sont fixés l'un à l'autre d'une façon étanche, des organes étant prévus permettant à un effort appliqué de l' extérieur, d'écarter l'une de l'autre les deux parois précitées, en créant entre elles un vide; la pression différentielle entre, au moins, la pression atmosphérique, agissant sur les faces extérieures des parois précitées et le vide régnant entre leurs faces intérieures écartées, déterminant la force de résistance opposée audit effort appliqué de l' extérieur.

2. Dispositif comportant plusieurs chambres à vide suivant la revendication 1, dans lequel deux disques voisins plats ou en forme de deux ventouses aplaties l'une contre l'autre, formant chaque chambre à vide du dispositif précit lesdites chambres à vide étant assemblées entre elles sur des plages disposées aux centres de leurs parois, présentant d'autre part à chacune des deux extrémités du dispositif un organe permettant d'exercer sur ce dispositif un effort de traction, chacun desdits organes formé d'un seul tenant ou assemblé avec la paroi placée à l'une des deux extrémités précitées.

3. Dispositif comportant plusieurs chambres à vide suivant la revendication 1, dans lequel des paires de rondélies voisines plates ou en forme de ventouses aplaties l'une contre l'autre formant des chambres à vide annulaires ces chambres annulaires étant assemblées d'une façon étanch entre elles selon des plages circulaires disposées sur leur parois, entre leurs rebords périphériques et leurs rebords intérieurs, avec, d'autre part, à chacune des deux extrémité du dispositif un organe permettant d'exercer sur celui-ci un effort de traction, chacun desdits organes étant formé d'une seule pièce ou assemblé avec la paroi placée à une des deux extrémités précitées sur une plage circulaire disposée entre son rebord périphérique et son rebord intérieur.

4. Dispositif comportant plusieurs chambres à vide annulaires suivant les revendications 1 et 3 dans lequel la paroi en accordéon, formée par les parties centrales des rondelles à l'intérieur des plages circulaires réunissant les chambres à vide, est obturée d'une façon étanche à ses deux extrémités, par un fond plat d'un côté et par une cloison transversale munie d'une bague équipée d'une valve de l'autre côté, le récipient en forme d'un soufflet central étanche ainsi réalisé permettant d'exercer un effort de traction sur les parois des chambres à vide annulaires l'entourant par introduction sous pression d'un fluide quelconque, à l'intérieur dudit soufflet.

5. Dispositif comportant plusieurs chambres à vide annulaires, entourant un récipient central en forme d'un soufflet suivant les revendications 1 et 4, caractérisé en ce qu'il est réalisé d'une seule pièce par un soufflet présentant sur chaque pli périphérique de sa paroi en accordéon deux parois plates ou en forme de ceux ventouses s'étendant radialement vers l'extérieur, les rebords périphériques desdites parois étant assemblés par paires dans une position où les faces intérieures des' parois assemblées sont en contact sans jeu entre elles, lesdites parois assemblées par paires, appartenant aux plis périphériques voisins du soufflet précité.

6. Procédé de fabrication d'un dispositif suivant les revendications 1 et 4, caractérisé en ce que des élément formés chacun par deux rondelles, solidaires entre elles selon des plages circulaires, situées entre leurs rebords extérieurs et intérieurs sont aplatis et assemblés entre eux d'une façon étanche selon les rebords extérieurs et intérieurs desdites rondelles, formant ainsi des chambres à vide annulaires entourant un récipient en forme de soufflet, les deux extrémités dudit soufflet étant respectivement constituées par un élément comportant une rondelle solidarisée avec un fond plat et par un élément comportant une rondelle solidarisée avec une cloison transversale munie d'une bague.

7. Procédé de fabrication d'un dispositif suivant les revendications 1 et 4, caractérisé en ce que des rondelles élastiques plates, assemblées entre elles par paires, d'une façon étanche, selon leurs rebords extérieurs et intérieurs, sont ensuite réunies entre elles selon des plages circulaires disposées sur les parois desdites rondelles entre leurs rebords extérieurs et intérieurs

8. Procédé de fabrication d'un dispositif suivant les revendications 1 et 2, dans lequel des éléments formés chacun par deux disques plats ou en forme de ventouses, solidaires entre eux sur les plages disposées dans leurs centres sont aplatis et assemblés entre eux d'une façon étanche sur les rebords extérieurs desdits disques ou ventouses, les deux extrémités du dispositif étant formées par deux éléments terminaux comportant chacun un disque plat ou en forme d'une ventouse solidaire avec un organe permettant d'exercer une traction sur ledit dispositif.

9. Procédé de fabrication d'un dispositif suivant les revendications 1 et 2, dans lequel les disques plats, assemblés entre eux par paires, d'une façon étanche, selon leurs rebords extérieurs, sont ensuite réunis entre eux selon des plages disposées dans les centres des disques précités.

10. Boîte aérosol caractérisée par la mise en oeuvre d'un dispositif selon l'invention pour la propulsion sous pression d'un fluide à distribuer.