Brevet FR2003114A1 — publié le 19691107

«-!-=■ 2003114 la présente invention a pour objet une soupape de sécurité soumise à une charge auxiliaire. Dans de telles seai-papes, on règle la charge assurée par ressort d'après la pression de fonctionnement désirée. Une commande indépendante 5 supprime d'autre part au moment où cette pression de fonctionnement est atteinte, la force de fermeture agissant jusqu'alors à titre complémentaire, lorsque le pression est réduite à nouveau, cette commande rétablit la force de fermeture. Cette force de fermeture est produite dans les constructions 10 connues par un piston presseur soumis à l'action de l'air comprimé ou encore par un électro-aimant. le cylindre à air comprimé contenant le piston presseur ou bien 1*électro-aimant était monté jusqu'à.présent au-dessus du carter contenant le ressort ou du dispositif de ven-15 tilation. le mécanisme comportant les organes de mesure et de commande est normalisé et est le même pour toutes les di-mensions de soupapes et pour toutes les pressions de fonctionnement et il est installé indépendamment de la soupape de sécurité. 20 Bien que ces soupapes de sécurité et leur commande dans les grosses centrales thermiques modernes aient fait leurs preuves et que leur économie se soit améliorée, leur utilisation plus étendue a échoué dans le cas des petites installations, en raison de leur prix de revient élevé résultant 25 de la dépense importante en matériaux et de l'exécution spéciale requise pour les organes produisant la charge auxiliaire. Il fallait obtenir en particulier pour les cylindres à air comprimé, disposés à la partie supérieure de l'ensemble, des pièces de fonderie supplémentaires, les tiges transmettant 30 sous l'effet de la pression la force exercée par le piston ou par 1'électro-aimant sur le cône de fermeture dans le carter de la soupape, devaient être plus résistantes en raison de leur longueur soumise au flambage que dans les soupapes de sécurité simples soumises à la charge d'un ressort où le nom-35 bre de pièces constitutives est très élevé. C'est pourquoi aussi les plateaux formant les appuis des ressorts, les vis de réglage"et les dispositifs de ventilation et de verrouillage de type normal ne pouvaient être utilisés pour les formes d'exécution comportant une charge auxiliaire. Il était égale-40 ment nécessaire d'établir pour les électro-aimants incorporés— 05516 2003114 à ces dispositifs des pièces de fonderie et des tiges de transmission spéciales. Les délais de livraison étaient sensiblement allongés à la suite de ces constructions particulières. Le centre de gravité repoussé vers le haut en raison du montage d'un cylindre ou d'un électro-aimant et le poids propre supérieur formaient des inconvénients pour le maintien en place des canalisations. En particulier, il fallait modifier même la construction des toits et des plafonds en béton lorsqu'on voulait remplacer les soupapes de sécurité simples par des dispositifs à charge auxiliaire. L'invention a pour objet de résoudre le problème consistant à réduire le nombre des pièces spéciales à établir ainsi que le poids propre et la hauteur d'ensemble du dispositif tout en abaissant le centre de gravité de la soupape de sécurité soumise à une charge supplémentaire. Ce problème est résolu par l'invention grâce à ce que le piston presseur servant à produire la charge auxiliaire est monté au-dessous du ressort assurant la fermeture tandis que la chambre constituée par le carter contenant le ressort sert à recevoir le fluide de commande tel- que l'azote, l'air ou tout autre gaz aous pression. Il est avantageux que le piston presseur soit constitué par le piston de soulèvement utilisé comme organe de soulèvement auxiliaire dans les soupapes de sécurité à ressort, ou encore, s'il n'existe pas un tel piston de soulèvement dans un cas déterminé ou bien quand-sa surface ne suffit pas pour l'application d'une charge complémentaire, on utilise comme piston presseur le plateau inférieur sur lequel s'appuie le ressort. Pour l'étanchéité du piston presseur,, on utilise des bagues à section droite circulaire, des garnitures embouties ou des segments de piston-de qualité appropriée résistant à la chaleur ou au froid suivant le cas. On a représenté aux dessins ci-joints deux formes d'exécution de l'invention que l'on décrira en détail ci-après. Sur ces dessins : la fig. 1 est une vue en coupe d'une soupape de sécurité conforme à l'invention, montée sur une canalisation et associée à un-dispositif de commande représenté très schémati-quement avec les canalisations transmettant des impulsions de commande. La fig. 2 est une vue.en coupe d'une soupape de sécu 69 05516 -3- 2003114 rité conforme à l'invention suivant une forme d'exécution où le piston presseur est constitué par le plateau inférieur servant d'appui au ressort, le dispositif de commande n'étant pas représenté à nouveau dans ce cas. 5 Comme on le voit sur les dessins, la canalisation 10 principale 1 porte la soupape de sécurité 2 et deux conduites 3 et 4 transmettant des impulsions sont branchées sur cette canalisation 1 et aboutissent au dispositif de commande 5 recevant l'air, l'azote ou autre gaz comprimé provenant de la canalisation 6, ce dispositif de commande étant relié à la soupape de sécuiité par un conduit 7 et présentant une tubulure d'évacuation 8. La soupape de sécurité présente une tête ou cône de fermeture 9 destiné à fermer l'admission 10 reliant la soupape à la canalisation principale 1. Dans le carter 11 15 est monté un ressort 12 qui peut être constitué par deux ressorts disposés l'un à l'intérieur de l'autre ou bien par une superposition de rondelles Belleville. Le ressort 12 est niâxntenu ' entre le plateau supérieur 13 et le plateau inférieur. 14. La puissance du ressort est réglée à la manière ha-20 bituelle par la tige filetée de compression 15 qui permet d'obtenir la pression de fonctionnement désirée. A l'extrémité supérieure de la tige de compression 16 traversant le ressort suivant son axe, est prévu m collet 17 que l'on peut soulever en agissant sur le poussoir de ventilation 18 par l'en-25 foncement du levier ou poignée 19. Ceci permet d'assurer à'la main la ventilation de la soupape de sécurité. Le capuchon 20 forme la fermeture supérieure étanche du carter 11 enfermant le ressort. Le piston 22 coulissant dans le cylindre 21 sert à la manière habituelle comme organe de soulèvement auxiliaire. 30 Ce piston est solidaire de la tige de compression 16 et lui est relié d'une manière étanche; il porte extérieurement une garniture 23 représentée sous la forme d'une bague à section droite circulaire, mais qui pourrait être aussi bien formée par un cuir embouti ou un segment de piston. Ce piston forme 35 la fermeture étanche du carter du ressort dans lequel est enfermé le fluide de commande. Les fuites éventuelles de ce fluide le-iong du piston sont évacuées par la canalisation d'échappement 24. Le conduit 7,servant à introduire ce fluide dans le carter du ressort, débouche latérlament dans ce dernier. 40 Dans le cas de la- fig. 2, on utilise à la place du 69 05516 w- 2003114 piston de soulèvement une cloche de soulèvement 25» Cette forme d'exécution sert dans le cas de soupapes de sécurité dont la tige de compression s'étendant au-dessus de l'entrée ou admission 10 est guidée par l'arbre 26. Celui-ci coulis-5 se dans le moyeu constitué par le plateau 27 assujetti entre le carter de la soupape et celui enfermant le ressort. Ceci détermine la position du cône de fermeture 9 par rapport à son siège dans l'admission 10. Le plateau inférieur en prise formant l'appui du ressort forme, dans ce cas, également 10 le piston presseur 29 qui comprend une garniture extérieure 30 en une matière appropriée et de forme appropriée. Pour guider ce piston presseur 29, on utilise un manchon 31 monté dans le carter du ressort. Les fuites éventuelles du fluide de commande peuvent s'échapper par les lumières 28 vers la 15 canalisation d'échappement 24. Le conduit 7 serrant à l'introduction du fluide de commande débouche eomme précédemment dans le côté du carter du ressort. On pourrait également utiliser le filetage de la vis de fermeture 32 du capuchon 20 pour fixer le conduit de fluide de commande reliant le dis-20 positii de commande 5 à ce capuchon 20. Le fonctionnement des dispositifs décrits est le suivant : la pression intérieure dans la canalisation 1 dont il s'agit d'assuré^ la sécurité est transmise à la manière habituelle par les deux canalisations 3 et 4 déboutant dans 25 les organes de mesure du dispositif de commande 5. Aussi longtemps que la pression de service dans la canalisation principale 1 se trouve au-dessous de la pression de fonctionnement normale prévue, le fluide de commande est introduit à partir du dispositif de commande dans le carter 11 du res-30 sort par l'intermédiaire du conduit 7. La pression de commande est alors appliquée à plein sur le piston presseur 22 ou 29 (fig. 1 ou 2). Le ressort de compression 12 est tendu par la tige filetée 15 de réglage, de telle sorte que la pression exercée 35 par ce ressort corresponde à la pression t-endant à ouvrir le cône 9 de la soupape sous l'effet de la pression de service, dans la canalisation principale "M . Aussitôt que la pression normale de fonctionnement est effectivement atteinte, les organes de mesure et de commande dans l'appareil de commande 5 40 déterminent l'ouverture de la tubulure d'évacuation 8, de 05516 -5- 2003114 telle sorte que la pression de commande appliquée sur le piston presseur 22 ou 29 feaisse rapidement. En même temps la charge auxiliaire assurant l'étanchéité baisse également et la résistance au frottement de la garniture du piston presseur tombe à un minimum. Dès lors, le cône ou tête 9 de la soupape peut surmonter l'action du ressort 12, de telle sorte que la soupape de sécurité peut désormais agir normalement. Lorsque la pression de fonctionnement baisse à nouveau au-dessous de sa valeur normale, les organes de commande dû dispositif de commande 5 ferment la tubulure d'évacuation 8 et le carter 11 du ressort est soumis à nouveau à la pleine pression de commande produisant la charge auxiliaire. Alors que le ressort de pression 12 a déjà lui-même une tendance à repousser la tête ou cône de fermeture 9 de la soupape sur son siège, la pression régnant dans le carter du ressort favorise ce processus de fetmeture. La poussée exercée par le piston surmonte alors la résistance au frottement de la garniture de ce piston et réduit la chute de pression qui entraîne souvent de grandes pertes dans le cas de soupapes de sécurité simples. 'Lorsque le fluide de commande fait défaut prématurément à la suite de dérangements dans le réseau d'alimentation 6, la soupape de sécurité peut encore jouer son rôle, en ce sens qu'elle n'est plus sensible qu'à la charge réglée produite par le ressort. Les avantages obtenus conformément à l'invention consistent essentiellement en ce que les organes destinés à des soupapes de sécurité simples soumises à la charge d'un ressort, peuvent être utilisés également pour les constructions comportant une charge auxiliaire et qu'un petit nombre d'organes a besoin de subir un usinage supplémentaire. Les frais d'exécution sont sensiblement inférieurs à ceux nécessaires pour l'exécution des soupapes de sécurité soumises à une charge auxiliaire, grâce à l'économie obtenue en matériaux et en .main d'oeuvre. Il n'est plus nécessaire de transformer de grosses canalisations pour leur incorporer ultérieurement T ce. très' volumineuses soupapes de sécurité soumises à une charge auxiliaire, du fait que les dimensions extérieures de la soupape demeurent les mêmes et que son poids propre ne subit qu'une augmentation négligeable. Des sou 0551 6 -6- 2003114 papes de sécurité en stock, établies par la plupart des fabricants peuvent être transformées, donformément aù procédé décrit, de manière à être soumises à une charge auxiliaire même chez l'usager utilisant les moyens de ses propres ateliers de réparation. 69 05516 -7- 2003114 EE7EI3DICATIOIÎS 1. Soupape de sécurité soumise à une charge auxiliaire renforçant la puissance du ressort de fermeture et exercée par un piston presseur soumis à l'action d'un fluide de ccbl-5 mande tel que de l'air, l'azote ou un autre gaz sous pression, cette charge auxliaire étant supprimée automatiquement par une commande agissant au moment où l'on atteint la pression de fonctionnement normale pour être rétablie automatiquement lorsque cette pression descend au-dessous de cette pression de fonction- 10 nement normale, cette soupape de sécurité étant caractérisée par le fait que le piston presseur est monté au-ôessous du ressort de fermeture et que le fluife de commande est introduit par le dispositif de commande dans le carter entourant le ressort de fermeture. 15 2. Soupape de sécurité suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que l'on utilise, comme piston presseur produisant la charge auxiliaire, le piston servant d'organe de soulèvement auxiliaire pour la soupape de sécurité simple s-uumi-se à l'action d'un ressort. 20 3. Soupape suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que le plateau inférieur servant d'appui au ressort de fermeture forme en même temps le piston presseur produisant la charge supplémentaire.