Brevet FR2018347A1 — publié le 19700529

^ 2018347 La présente invention concerne un clapet détendeur permettant d'obtenir un grand débit d'un fluide détendu, à partir d'un courant de ce fluide pénétrant s'-us haute pression dans le clapet, la densité de ce fluide ne dépendant pratiquement pas de la pression ou n'en dépendant que très peu ? 5 ce clapet comporte un cylindre fermé à une extrémité, dans la paroi duquel est prévu un orifice pour l'introduction du fluide sous pression, alors que du côté de l'extrémité libre se trouve une connexion pour l'évacuation du fluide détendu. L'invention fournit un clapet réducteur susceptible de traiter une 10 grande quantité de fluide, la pression de fluide pouvant être de quelques dizaines d'atmosphères, alors que le débit à la sortie du clapet doit être constant et indépendant de cette pression. A cet effet, un clapet réducteor conforme à l'invention est caractérisé en ce que, dans le cylindre se trouve un piston supporté de façon hydrostatique ou pneumostatique, se déplaçant axialement 15 qui est soumis d'un côté, situé dans une première enceinte, à l'action d'un ressort, ce côté étant également soumis à la pression du fluide entrant, l'autre côté du piston se trouvant dans une deuxième enceinte qui n'est reliée à la connexion d'évacuation que par une fente qui ne laisse passer qu'un courant turbulent ; une partie de la périphérie du piston comporte des entailles diri-20 gées axialement, qui offrent un passage de section variable, déterminé par la position du piston, au fluide qui se trouve dans la première enceinte, vers une rainure qui est pratiquée dans la paroi du cylindre et qui communique avec la deuxième enceinte. En vue d'améliorer la suspension du piston et pour obtenir une meilleu-25 re surface d'appui pour le ressort, ainsi qu'une surface de pression mieux définie, on prévoit, suivant une forme de réalisation particulière de l'invention un deuxième piston également supporté de façon hydrostatique ou pneumostatique ce second piston est relié rigidement au premier, à l'aide d'une tige de piston la première enceinte étant située entre ces pistons et le ressort prenant appui 30 sur une face du second piston. Les conditions de circulation du fluide dans, le clapet et le fonction nement de ce dernier sont encore améliorés si, conformément à une autre forme de réalisation de l'invention, le fond des entailles, là où elles débouchent dans la rainure pratiquée dans la paroi du cylindre, a une forme aérodynamique et si la partie de transition vers le cylindre et la paroi correspondante de la rainure forment un angle d'environ 60° avec l'axe géométrique du cylindre. BA» ORfGfNAl PKîï.5491 6931778 2 2018347 Feur améliorer- davantage la stabilité dynamique du piston, on prévoit, selon une autre forme de réalisation de l'invention, un canal pre.:entant une résistance fixe â- 1 ' écoulement, entre la connexion d'évacuation du fluide détendu et l'enceinte, dans laquelle est logé le ressort. 5 La description qui va suivre, en regard de la figure unique annexée, le tout donné à titre d'exemple, fera "bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Cette figure est une coupe d'un clapet détendeur conforme à l'invention. 10 La référence (1) désigne un cylindre fermé d'un côté par un couvercle (2) et à l'intérieur duquel un ensemble de deux pistons (3) et (4) reliés entre eux par une tige (5), peut se déplacer axialement. Le piston (3) est pourvu d'une rainure (6) et un ressort (j), prenant appui sur le couvercle (2), agit sur une face de ce piston. La paroi latérale 15 du piston (4) comporte des cavités de suspension peu profondes(8) et d'autres cavités de suspension également peu profondes (9)> ainsi que quatre entailles (10). Le fond de ces entailles (10) présente â son extrémité une forme aérodynamique et la partie supérieure de ces entailles forme un angle d'environ 60* avec la paroi du cylindre. Sur le pourtour de 20 cette paroi se trouve une rainure (11) â section en forme de trapèze; un côté de ce trapèze est perpendiculaire à la paroi du cylindre et l'autre côté fait lui aussi un angle d'environ 60* avec la paroi. Dans le piston (4) se trouve une enceinte (12) qui communique par une ouverture (13), à la fois avec une fente (23) située entre le piston (4) et la paroi du 25 cylindre et avec la rainure (11). D'autre part, un canal (14) s'étend, du • piston (3) travers la tige (5) et le piston (4)» vers l'enceinte (12); la rainure (6) communique avec ce canal par une ouverture (15). Les cavités de suspension (8) communiquent par des ouvertures (16), avec l'enceinte située entre les pistons (3) et (4); les cavités (9) 30 communiquent par des ouvertures (1.7) avec les entailles (10.). Un orifice d'amenée d'un fluide est prévu dans la paroi du cylindre (2) entre les pistons (3) et (4). Derrière le piston (4) se trouve un orifice (18) délimité par des parois formant entre.elles un petit angle (19)» Derrière cet orifice se trouve une .connexion (20) pour l'évacuation du fluide. ïïn 35 canal (21) relie l'enceinte (20) à l'enceinte située entre le piston (3) et le couvercle (2); ce canal présente une résistance fixe à. l'écoulement â l'endroit du rétrécissement (22). Le dispositif représenté constitue un clapet détendeur permettant d'obtenir un courant constant â grand débit d'un fluide détendu, 40 ^ partir drun courant de ce fluide pénétrant sous haute pression dans le BADOfttGtNAt PHÎT. 3491 6931778 3 2018347 dispositif. La densité" de ce fluide doit pratiquement être indépendante de la pression; il s'agit donc de liquides et de certains gaz-, pour lesquels le courant de masse est constant, La pression peut être de quelques dizaines et même de quelques centaines d'atmosphères. Les deux: pistons 5 sont supportés de façon hydrostatique; le piston (3) ne sert que de surface de pression pour le ressort (?) et pour l'obtention d'un meilleur guidage de l'ensemble des deux pistons. Si du fluide s'échappe éventuellement le long de ce piston, il est guidé par la rainurë (6), l'ouverture (5) et le canal (14). 10 Lorsqu'un fluide sous haute pression pénètre dans l'enceinte située entre les pistons (3) et (4)» il s'échappe par les entailles (10) vers la rainure ( 11 ) et de là, par l'ouverture ("T3)» vers l'enceinte (12). L'ouverture (18) dans les parois (19) est conçue de telle façon--' qu'il s'y forme un courant turbulent indépendant de la tem-15 pérature. Du fait que le volume de la rainure (11) est grand par rapport â la section des entailles (10) il se produit une baisse de press-ion du fluide, tandis que par suite du rapport entre la pression qui règne dans l'enceinte située entre les pistons (3) et (4) et la pression dans l'enceinte (12), l'ensemble des pistons se déplace plus ou moins fortement 20 axialement, en fonction de la tension du ressort (7) qui a de préférence une rigidité constante; ce déplacement a pour effet d'augmenter ou de réduire la section des entailles (10) â l'endroit où elles communiquent avec la rainure (11). Dans les cavités de suspension (8), qui communiquent par des 25 ouvertures (16) avec l'enceinte â haute-pression située entre les pistons, règne une pression relativement élevée; si du fluide s'échappe éventuellement de l'espace situé entre le piston et la paroi du cylindre, il est dirigé par les cavités (9)-et l'ouverture (17) vers les entailles (10), Le canal (21) présentant une résistance à l'écoulement (22), rie sert qu'à 30 augmenter encore la stabilité dynamique de l'ensemble; ce canal avec'la résistance (22) n'est pas toujours indispensable. Le dispositif conforme à l'invention envisagé ci-dessus sert à traiter de grandes quantités de fluide qui peuvent être soumi^s à une forte pression. Le dispositif est par ailleurs très simple et facile â réaliser 35 et il donne de très, bons résultats en pratique. BAD 0Rt6tt4AT. 6931778 4 REVENDICATIONS 2018347 À, Clapet détendeur permettant d'obtenir un grand débit d'un fluide détendu, à partir d'un courant de ce fluide pénétrant sous haute pression dans le clapet, la densité de ce fluide ne dépendant pratiquement pas ou que très peu, de la pression,ce clapet comportant un cylindre fermé à une extrémité dans la paroi duquel est prévu un orifice pour l'introduction du fluide sous pression, alors que du côté de l'extrémité libre se trouve une connextion pour l'évacuation du fluide détendu, ce clapet étant caractérisé en ce que dans le cylindre, se trouve un piston supporté de façon hydrostatique ou pneumostatique se déplaçant axialement, qui est soumis d'un côté,, situé dans une première enceinte, à l'action d'un ressort, ce côté étant également soumis à la pression du fluide entrant, l'autre côté du piston ge trouvant dans une deuxième enceinte qui n'est reliée à la connextion d'évacuation que par une fente qui ne laisse passer qu'un courant turbulent tandis qu'une partie de ia périphérie du piston comporte des entailles dirigées axialement, qui 'offrent un passage de section variable, déterminé par la position du piston, au fluide qui se trouve dans la première enceinte, vers une rainure qui est pratiquée dans la paroi du cylindre et qui communique avec la deuxième enceinte. 2. Clapet détendeur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un deuxième piston également supporté de façon hydrostatique ou pneumostatique, relié rigidement par une tige de piston, au oremier piston, la première enceinte se trouvant entre ces deux pistons tandis que le ressort appuie sur une face du deuxième piston. 3.'Clapet détendeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le fond des entailles, là où elles débouchent dans la rainure pratiquée dans la paroi du cylindre, a une forme aérodynamique et la partie de transition vers le cylindre ainsi que la paroi correspondante de la rainure forment un angle d'environ 60P avec l'axe géométrique du cylindre. 4. Clapet détendeur selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'on prévoit un canal présentant une résistance fixe à l'écoulement entre la connexion d'évacuation du fluide détendu et l'enceinte dans laquelle est logé le ressort. . ' '•