Brevet FR2010342A1 — publié le 19700213

i 2010342 La présente invention est relative à une soupape de sécurité pour les installations à air comprimé, comportant un canal d'adduction d'air comprimé fermé à son embouchure par un clapet corps de fermeture, mobile dans une chambre communiquant sans é-5 tranglement avec l'atmosphère, chargé par un ressort de réglage et appartenant à une soupape d'arrêt., et comportant aussi un dispositif pour agrandir, après une course d'ouverture déterminée, une surface de - sollicitation agissant dans le sens de l'ouverture. On connaît déjà des soupapes de sécurité qui présentent 10 un élément de commande agencé en piston différentiel, et chargé par le ressort de réglage, à l'encontre de la pression à contrôler. Ces soupapes de sécurité sont munies d'un tiroir d'arrêt qui contrôle l'échappement, et d'un tiroir auxiliaire qui commande un changement de la surface du piston différentiel chargée 15 par voie pneumatique, dans une position de course déterminée» Au début d'une course d'ouverture, le tiroir d'arrêt ne libère;, dans ce genre de soupapes de sécurité, qu'une faible section transversale de sortie ; si cela n'est pas suffisant pour- faire échapper la pression trop élevée, le tiroir auxiliaire est com-20 mandé, après agrandissement de la course d'ouverture,, ce qui provoque un agrandissement de la surface de sollicitation du piston différentiel, qui agit dans la direction d'ouverture„ Le tiroir d'arrêt est alors décalé d'une fraction de course importante, a l'encontre de la force du ressort de réglage," et il dé-25 gage une section transversale d'échappement plus grande„ Cependant ces sotipapes de sécurité présentent l'inconvénient que le tiroir d'arrêt doit exécuter des courses considérables, et que, par suite, le ressort de réglage, afin de maintenir sensiblement constant de sa force, doit être mou et long. En outre lors de la 30 fabrication, il faut respecter exactement des dimensions de tolérance difficiles, étant donné que les aretes de commande du tiroir d'arrêt et du tiroir auxiliaire qui sont très éloignées l'une de l'autre, déterminent, aussi bien sur les pièces mobiles de la soupape de sécurité, que sur les pièces fixées au carter 35 de la soupape, par leur position relative l'une par rapport à l'autre, les caractéristiques de commande de la soupape de sécurité. La présente invention a pour objet une soupape de sécurité du genre précité, dans laquelle le ressort de réglage peut 40 être relativement dur et court, et pour la fabrication de laquelle BAD ORIGINAL 69 18362 2 2010342 on n'a à tenir compte que de tolérances qui sont à respecter d'une manière simple. Le problème est résolu, conformément à la présente invention, par le fait que l'embouchure du canal d'adduction d'air 5 comprimé est entourée de deux sièges concentriques, appartenant à la soupape de retenue, et coopérant avec un dispositif d'é-tanchéité connu, et que dans la surface annulaire entre les deux sièges, débouche un canal de dësaération conduisant, avec étranglements dans l'atmosphère, 10 Afin de tenir compte de l'enfoncement du dispositif d'etancheïté de la soupape, sous l'action d'une charge sur les sièges de soupape, il est avantageux, suivant un perfectionnement de la présente invention, que le siège de soupape interne dépasse légèrement le siège de soupape externe dans la direction du dis-15 positif d'étanchëité de la soupape. Sur le dessin on a représenté une forme de réalisation choisie à titre d'exemple, d'une soupape de sécurité agencée conformément à la présente invention;, et sur ce dessin : La figure 1 montre la soupape de sécurité en coupe 20 longitudinale. La figure 2 montre, à plus grande échelle, un détail "X" conforme à la figure 1. La soupape de sécurité qui est, dans son ensemble, cylindrique, présente un fond 1 qui est traverse au centre par un 25 canal d'adduction d'air comprimé 2 qui doit être raccorde à l'installation d'air comprime qui n'a pas été représentéee L! embouchure du canal d'adduction d11 air comprimé 2a à l'intérieur de la soupape, est entourée de deux sièges de soupape 3 et 4 disposes concentriquement. Le siège de. soupape interne 5 30 d'une petite quantité A, le siège de soupape 4 extérieur qui l'entoure. Dans la surface annulaire 5 située entre les deux sièges de soupape 3 et 4, débouche un canal d'échappement 6 de faible section, et par conséquent étranglé, qui aboutit à un emplacement du fond 1, cet emplacement faisant face à l'intérieur 35 de la soupape, étant disposé à quelque distance radialement à l'extérieur du siège de soupape externe 4 et débouchant en cet emplacement dans l'enceinte interne de cette soupape. En face des deux sièges de soupapes 3 et 4 se trouve une bague d'étanchëité commune 7, laquelle est fixée à la surface de fond d'un 40 corps ou clapet 8 de "fermeture de la soupape, et qui a la forme BAD ORIGINAL 69 18362 3 2010342 d'un pot. Le clapet de fermeture de soupape 8 peut se déplacer axialement dans une enveloppe cylindrique 9. A hauteur des sièges de soupape 3 et 4, l'enveloppe cylindrique 9 présente une ouverture de grand diamètre 10 qui relie la chambre de soupape à l'at-5 mosphère. L'extrémité de l'enveloppe 9 qui est la plus éloignée du fond 1, présente un filetage externe 11 avec lequel est en prise un capuchon de fermeture 12 en forme de pot. Le fond du clapet de fermeture de soupape 8 est muni d'une goupille 13 qui fait saillie dans la direction du capuchon 12 de fermeture, sur 10 lequel repose une rondelle élastique 14. Entre la rondelle élastique 14 et le fond du capuchon de fermeture 12 est comprimé un ressort de réglage 15. La chambre 16 qui reçoit le ressort de réglage 15 est reliée à l'atmosphère par des perçages 17 qui sont ménagés dans le capuchon de fermeture 12. 15 Lorsque la pression atmosphérique règne dans le canal d'adduction, le ressort de réglage 15 pousse vers le bas le corps de soupape 8, de telle façon que le siège de soupape 3 s'enfonce dans la bague d'étanchéîté 7 qui est fabriquée en un matériau élastique, et que le siège de soupape 4 repose d'une manière 20 étanche sur la bague d'étanchéîté 7. Lorsque la pression s'élève dans le canal d'adduction d'air comprimé 2, les efforts qui s'exercent sur le clapet de fermeture de soupape sont équilibrés d'une manière croissante. Lorsque la pression d'échappement de la soupape de sécurité est atteinte dans le canal d'adduction 25 d'air comprimé 2, le corps de fermeture de soupape 8 est légèrement soulevé. La soupape d'arrêt qui se compose du siège 3 et de la bague d'étanchéîté 7, perd de ce fait, sous l'action de la charge considérable d'air comprimé, un peu de son étanchëi.té, et une faible quantité d'air comprimé s'écoule du canal d'adduction 2 30 d'air comprimé dans la chambre annulaire limitée par les deux sièges de soupape 3 et 4 ainsi que par la bague d'étanchéîté 7. A partir de là, cet air comprimé peut s'écouler à travers le canal de désaération 6, dans l'enceinte de la soupape, et,_ grâce à la perforation 10, dans l'atmosphère. 35 Au cas où ce faible échappement par la soupape de sécu- riténe suffit pas pour limiter la pression dans le canal d'adduction d'air comprimé 2 à la valeur nominale, le corps de fermeture de soupape 8 est, pour une élévation ultérieure faible de la pression dans le canal d'adduction d'air 2, soulevé d'une faible 40 quantité supplémentaire, à l'encontre de la force du ressort de 69 18362 4 2010342 réglage 15, et la soupape d'arrêt qui se compose du siège de soupape 3 et de la bague d'étanchéîté 7, perd rapidement son étan-chéité du fait de la charge élevée de la pression qui agit sur elle. La soupape d'arrêt qui se compose du siège de soupape 4, 5 de la bague d'étanchéîté 7 demeure, pendant ces opérations, par suite de .sa faible charge par l'air comprimé, dans sa position de fermeture étanche. La quantité d'air comprimé qui pénètre, par l'intermédiaire de la soupape d'arrêt 3, 7 dans la chambre annulaire située entre les sièges de soupape 3 et 4, et qui croît, 10 ne peut plus s'échapper complètement par l'intermédiaire de la section transversale étroite du canal de désaération 6, et une pression dynamique s'établit dans la chambre annulaire. Cette pression dynamique charge le corps de fermeture de soupape 8 à l'encontre de la force du ressort de réglage 15 ; la sollicita-15 tion par l'air comprimé qui s'exerce sur le corps de fermeture de soupape, dans la direction d'ouverture des soupapes d'arrêt 3, 7 et 4,7 est donc rapidement renforcée par la mise en action d'une surface de sollicitation supplémentaire, et le corps de fermeture de soupape 8 est soulevé rapidement, à l'encontre de 20 la force du ressort de réglage 15, jusqu'à une ouverture complète des deux soupapes d'arrêt 3, 7 et 4, 7. Désormais, l'air comprimé peut s'écouler dans l'atmosphère, à partir du canal d'adduction d'air comprimé 2, à travers les soupapes d'arrêt 3, 7 et 4, 7 qui sont complètement ouvertes, c'est-à-dire à travers une 25 section importante. La pression dynamique qui se maintient en-dessous du clapet de fermeture de soupape 8 maintient ouvertes les soupapes d'arrêt 3, 7 et 4, 7. Lorsque la pression qui s'établit dans le canal d'adduc-30 tion d'air comprimé 2 s'abaisse en-dessous de la pression de seuil, de la soupape de sécurité, le ressort de réglage 15 peut de nouveau refouler vers le bas le corps de fermeture de soupape 8, jusqu'à ce que la bague d'étanchéîté 7 repose sur les sièges 3 et 4. Au début, il se produit, de ce fait, simplement un fort 3 5 étranglement de la quantité d'air comprimé qui s'écoule à travers la soupape d'arrêt 3, 7 qui se ferme presque ; la pression dynamique qui s'établit dans l'espace annulaire situé entre les sièges de soupape 3, 4 s'abaisse cependant par suite de l'évacuation de l'air comprimé à travers le canal de désaération 6, et 40 la surface du corps de fermeture de soupape 8, qui est sollicitée 69 18362 5 2010342 par l'air comprimé, est réduite, par suite de la suppression de la sollicitation de la surface annulaire comprise entre les deux sièges de soupape 3 et 4. Le ressort de réglage 15 peut alors presser vers le bas le corps de fermeture de soupape 8, jusqu'à 5 fermeture étanche des deux soupapes d'arrêt 3, 7 et 4, 7. De la sorte, la situation d'origine est obtenue de nouveau. Les deux sièges de soupape 3 et 4 peuvent être fabriqués d'une manière simple en une seule opération de travail et, par suite, avec des positions relatives très précises l'un par 10 rapport à l'autre. Etant donné que les autres parties de la soupape de sécurité n'ont pas de valeurs critiques en ce qui concerne leurs tolérances, une fabrication plus simple et économique de la soupape de sécurité est possible. Etant donné qu'en outre les soupapes d'arrêt 3, 7 et 4, 7 exigent pour leur ouver-15 ture complète, une course relativement faible du.corps de fermeture de soupape 8, on peut utiliser un ressort de réglage 15 dur, et par suite, court, en sorte que la soupape de sécurité totale peut avoir des dimensions faibles. 69 18362 6 2010342 REVENDICATIONS 1. - Soupape de sécurité pour installations à air compri mé comportant un canal d'adduction d'air comprimé fermée à son embouchure par un clapet ou corps de fermeture, mobile dans une 5 chambre communiquant, sans étranglement avec l'atmosphère, par un ressort de réglage et appartenant à une soupape de retenue, ainsi qu'un dispositif pour agrandir, après une course déter-minée, une surface de sollicitation agissant dans le sens de l'ouverture, caractérisée par le fait que l'embouchure du canal 10 d'adduction d'air comprimé est entourée par deux sièges disposés concentriquement, appartenant à la soupape de retenue, et coopérant avec un dispositif d'étanchéîté connu, et que, dans la surface annulaire entre les deux sièges, un canal de désaération étranglé débouche dans l'atmosphère. 15 2. - Soupape de sécurité suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que le siège de soupape interne dépasse légèrement le siège de soupape externe dans la direction du dispositif d'étanchéîté de la soupape.