Brevet FR2006798A1 — publié le 19700102

î 2006798 L'invention concerne un groupe soupape pour le réglage de courants de fluide dans des équipements pour hyperpression, par exemple pour le vidage d'une chambre de haute pression pour compression isostatique, de telle sorte que la baisse de pres-5 sion dans la chambre ait lieu à une vitesse Contrôlable. Pour la compression isostatique, on fait souvent appel à des pressions de l'ordre de 6000-10 000 bars. Ces hautes pressions ont pour effet que le fluide de pression est notablement comprimé et que le volume de la chambre augmente fortement. Lors-10 que la pression est abaissée jusqu'au niveau atmosphérique, un volume notable de fluide doit donc être évacué de la chambre, atteignant fréquemment 50 à 100 litres dans le cas des grandes chambres de pression. Pour une réduction contrôlée de la pression, il doit etre prévu un étranglement dans le canal de sortie. Avec 15 les énormes chutes de pression dont il s'agit ici, les points d'étranglement sont soumis à des sollicitations très sévères. L'étranglement entraîne un dégagement intense de chaleur qui peut -élever la température de plusieurs centaines de degrés. Il s'y ajoute la cavitation due à la vitesse élevée de passage au point 20 d'étranglement, ce qui signifie qu'il n'est pas possible d'utiliser des soupapes ordinaires avec étranglement dans une fente entre le siège et le cône de la soupape. A la place, on utilise des soupapes comportant un dispositif d'étranglement placé en aval de la soupape. Cela signifie que l'on ne dispose pas d'un 25 étranglement réglable. L'étranglement constant donne lieu à une courbe de baisse de pression caractéristique du dispositif d'étranglement. Au départ, la chute de pression dans la chambre est élevée par unité de temps, mais elle s'abaisse au fur et à mesure que la pression 30 décroît dans cette chambre. Dans bien des cas, la. courbe de baisse de pression est défavorable, tant pour l1équipement de pression que pour les pièces traitées dans la chambre de pression. Une baisse de pression régulière ou une baisse de pression lente au stade de départ et plus rapide à un stade ultérieur réduisent les 35 sollicitations et, par conséquent, accroissent en quelque sorte la durée utile de l'équipement de pression, par ailleurs, une chute de pression plus uniforme se traduit par des sollicitations moins sévères du produit pressé pendant la dépression, ce qui entraîne une qualité plus régulière et moins de rebuts. 69 10930 2 2006798 La groupe soupape de l'invention pour le réglage d'un courant de fluide entre un récipient sous pression très élevée et un réservoir d'alimentation .de fluide de pression contient au moins une soupape présentant un siège et un cône, un dispositif 5 de manoeuvre qui coopère avec le cône de soupape et peut occuper deux positions entre lesquelles le mouvement s'effectue toujours très vite èt dans lesquelles la soupape est respectivement entièrement fermée et entièrement ouverte, ainsi qu'un dispositif d'étranglement monté en série avec la soupape et en aval de celle-10 ci, dispositif dans lequel se trouve un canal dont la section de passage est nettement inférieure à celle de la soupape. L'invention est essentiellement caractérisée par le fait que le dispositif de manoeuvre ouvre et ferme la soupape ou les soupapes selon un programme qui donne lieu dans le récipient à une pres-15 sion en fonction du temps qui suit exactement un rapport prédéterminé entre la pression et le temps. Selon un mode de réalisation de 1!invention, le groupe soupape ne comporte qu'une soupape que le dispositif de manoeuvre ouvre et ferme en séquence rapide. Le temps pendant lequel la 20 soupape est ouverte augmente avec le nombre des ouvertures, tandis que le temps pendant lequel la soupape est fermée entre deux ouvertures s'abaisse avec le nombre des ouvertures. On peut même envisager une combinaison selon laquelle le temps pendant lequel la soupape est ouverte augmente progressivement à partir de la 25 première ouverture, et le temps pendant lequel la soupape, est fermée diminue. Selon un autre mode de réalisation, le groupe soupape comporte plusieurs soupapes montées en parallèle, munies chacune d'un dispositif d'étranglement et la dispositif de manoeuvre 30 ouvre sa soupape selon un progranme tel que la somme des sections d'étranglement augmente avec la temps de telle sorte que le processus voulu, de dépression soit effectué. Les soupapes comportent des dispositifs d'étranglement dont les canaux d'étranglement ont les mêmes dimensions, mais on peut obtenir une plus . 35 grande latitude de réglage lorsque les dispositifs d'étranglement des différentes soupapes ont des canaux.d'étranglement dont les sections de passage sont différentes..Dans.ce de-nierças, en ■ amenant les dispositifs de manoeuvre à ouvrir et à fermer les soupapes selon un programme approprié, on peut accroître la somme 40 des sections de passage par pas petits et multiples, même si le 10930 3 2006798 nombre des soupapes montées en parallèle est faible, et suivre mieux de ce fait une courbe de baisse de pression voulue. L'invention est ci-après décrite plus en détail en référence aux figures annexées. 5 Las fig. 1 et 2 représentent schématiquement la pres sion en. fonction du temps avec le présent système, ainsi que les fonctions qu'on désire et qui peuvent être obtenues selon l'invention. Les fig. 3 et 4 représentent las formes d'exécution du groupa soupape de l'invention, respectivement avec une seule 10 soupape et plusieurs soupapes montées en parallèle. Les graphes 1 et 2 représentent le rapport entre le temps et la pression lors de l'abaissement de cette dernière dans une chambre de pression après compression isostatique de pièces individuelles dans celle-ci. La pression a été portée en ordonnées 15 et le temps en abscisses. Les courbes 1 et 2 représentent le rapport entre la pression et le temps lorsqu'on utilise un groupe soupape comportant une soupape et un dispositif d'étranglement placé en aval de celle-ci. Les courbes 3» 4, 5 at 6 représentent différents rapports désirables entre la pression et le temps lors 20 de l'abaissement de la pression et les courbes 3a, 4a, 5a et 6a représentent les rapports entre pression et temps, très voisins du rapport optimal, que l'on peut obtenir selon l'invention. On a désigné par 10 dans les fig. 3 et 4 une cage de soupape at par 11 une tige de soupape qui pénétra dans la cham-25 bre 12 et dont la partie antérieure est exécutée sous la forme d'un cone de soupape 14 qui s'adapte de façon étanche sur un siège 15. La tige de soupape est entourée par une garniture 16 qui est maintenue en place par-le dispositif de manoeuvre 17 destiné à actionner la tige 11 et fixé sur la cage de soupape. Le 30 dispositif de manoeuvre est constitué par un cylindre de commande 16 et un piston "19 disposé dans celui-ci et raccordé à la tige de soupape 11. Sntre un couvercle 20 et le piston 19 est monté un paquet da ressorts 21 qui est constitué par des ressorts à disques 22. Par l'intermédiaire du piston, le paquet de ressorts 35 agit sur la tige da soupape 11 dans le sens de la fermeture. La cavité 15 du cylindre 18 au-dessous du piston 19 est ai communication avec line source de fluide de pression par l'intermédiaire du raccord 23, de conduites et de soupapes de commanda (non représentées). Dans la cage de soupape se trouve un canal d'entrée 40 24" qui est en conmunication avec une chambre de haute pression 10930 4 2006-798 (non représentée), un oanal de sortie 25 et un siège 27 pour un dispositif d'étranglement 28 qui est maintenu par uns douille 29 munie d'un canal d'échappement 30* raccordé à un réservoir par des canalisations non représentées. La canal 31 dans le disposi-5 tif d'étranglement présente une section de passage nettement inférieure à celle des canaux 24 et 25 formés dans la cage de soupape* Selon ce qui est représenté dans la fig. 3,1e groupe soupape peut ne comprendre qu'une seule soupape avec ses dispo-10 sitifs da manoeuvre et d'étranglement ou, comme on peut le voir à la fig. 4, il peut être composé de plusieurs soupapes montées en parallèle, munies chacune d'un dispositif de manoeuvre et d'un dispositif d'étranglement. Dans ce genre de réalisation, les canaux de passage 31 formés dans les dispositifs d'étrangle-15 ment ont de préférence des sections différentes. Comme le montre la figure, les cages de soupape peuvent être raccordées à une pièce commune de distribution 32 qui est en communication avec une chambre de haute pression (non représentée) par l'intermédiaire du canal 33» Entre les cages 10 et la pièce de distribu-20 tion 32 sont encastrées des garnitures haute pression spéciales 34 en forme de douille. Le groupe soupape selon la fig. 3 travaille de la manière suivante. La soupape est ouverture et fermée en une séquence rapidej de sorte que l'on obtient des courbes de chute de près-25 sion du type 3a et 5a de la fig. 1. Dans ces conditions, le programme est choisi de telle sorte que les courbes de diminution de pression obtenues suivent approximativement la courbe voulue. La soupape peut être actionnée de diverses sortes de manières. Par exemple, l'ouverture et la fermeture peuvent être commandées 30 selon un programme fixe éprouvé, inscrit sur un programmateur qui agit sur la soupape de commande de l'agent d'actionnement du dispositif de manoeuvre. Le programme peut être inscrit sur un disque à cames, sur une carte perforée ou une bande perforée. Il est également possible de manoeuvre la soupape à l'aide d'un appa-35 reil de réglage ou automatisme qui est raccordé à un organe sensible à la pression et compare la valeur effective de la pression avec une valeur de consigne pré-réglée, ouvrant et fermant la soupape en fonction de la différence entre la valeur effective et la valeur de consigne. 69 10930 5 2006798 Le groupe soupape selon la fig. 4 peut être aussi manoeuvré d'après un programme fixe introduit dans un programmateur qui agit sur des soupapes de commande de 1'agent d'entraînement des dispositifs de manoeuvre des différentes soupapes. Selon le 5 mode d'exécution le plus simple, l'une des soupapes est d'abord ouverte, puis une autre, et ainsi de suite. Si l'on a donné des dimensions différentes aux sections de passage des dispositifs d'étranglement 28 en aval des différentes soupapes, on peut obtenir les rapports voulus entre pression et temps à l'intérieur de 10 limites plus larges. On obtient alors des courbes de chute de pression du type 4a et 6a de la fig. 2. Il est du reste bien entendu que le mode de réalisation de l'invention qui a été décrit ci-dessus, en référence aux dessins annexés, a été donné à titre purement indicatif et nullement 15 limitatif et que de nombreuses modifications peuvent être apportées sans que l'on s'écarte pour cela du cadre de la présente invention. 69 10930 6 2006798 REVENDICATIONS 1. Groupe soupape pour le réglage d'un courant de fluide entre un récipient contenant un fluide sous hyperpression, par exemple une chambre de compression isostatique, et un réci- 5 pient contenant le fluide sous faible pression, par exemple un réservoir pour fluide de pression, groupe soupape qui contient au moins une soupape présentant un siège et une tige de soupape, un dispositif de manoeuvre qui coopère avec 3a tige de soupape et se déplace en un mouvement rapide entre deux positions dans 10 lesquelles la soupape est entièrement ouverte ou entièrement fermée, et au moins un dispositif d'étranglement placé en aval de la soupape et comportant un canal d'étranglement dont la section de passage est nettement inférieure à celle de la soupape, ce groupe étant caractérisé par le fait que le dispositif de manoeuvre 15 ouvre et ferme la soupape ou les soupapes selon un programme qui produit une pression en fonction du temps qui suit aussi exactement que possible un rapport prédéterminé entre pression et temps 2. Groupe soupape selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte une soupape qui est ouverte et 20 fermée en une séquence rapide par le dispositif de manoeuvre. 3. Groupe soupape selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le temps pendant lequel la soupape est ouverte augmente avec le nombre des ouvertures. 4* Groupe soupape selon la revendication 2, carac-25 térisé par le fait que le temps pendant lequel le groupe est fermé entre deux ouvertures diminue avec le nombre des ouvertures 5. Groupe soupape selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte plusieurs soupapes montées en parallèle et que le dispositif de manoeuvre ouvre successivement 30 les soupapes de telle sorte que la somme des surfaces étranglées augmente avec le temps. 6. Groupe- soupape selon la revendication 5» caractérisé par le fait que les dispositifs d'étranglement des différentes soupapes présentent des canaux d'étranglement dont les 35 sections de passage sont égales. 7» Groupe soupape selon la revendication 5, carac térisé par le fait que les dispositifs de manoeuvre ouvrent et ferment: les soupapes selon un programme tel que la somme des 10930 7 20Q6798 sections de passage des canaux d'étranglement en aval des soupapes ouvertes augmente par gradins successifs dont le nombre est aussi grand que possible.