Brevet FR2090187A1 — publié le 19720114

-1 - 2090187 L'invention concerne un circuit de sécurité comprenant un cylindre moteur hydraulique ou pneumatique à piston à double effet qu'une source d'énergie ramène en position de sécurité lorsque la pression du fluide tombe dans le cylindre moteur, un organe d'arrêt commandé par un signal de sécurité reliant les deux chambres du cylindre séparées par le piston. Un circuit de sécurité de ce type est connu pour une soupape de décharge montée dans un conduit de vapeur vive. L'organe d'arrêt doit avoir de faibles jeux pour que les pertes du fluide hydraulique restent faibles. L'expérience montre toutefois que le gommage du fluide hydraulique , par exemple, peut coller un tel organe d'arrêt, qui est resté longtemps sans être manoeuvré, de telle façon qu'il faut une force considérable pour le faire fonctionner. L'électro-aimant qui doit apporter cette force pour commander l'organe d'arrêt ne peut plus assurer de manière certaine le fonctionnement du circuit de sécurité. L'invention a pour objet un circuit de sécurité,dont l'organe d'arrêt est manoeuvré avec une probabilité proche de la certitude dès que le signal de sécurité apparaît. Selon une particularité essentielle de l'invention, un circuit automatique de sélection relie un amplificateur de force placé sur le trajet du signal de sécurité à une source de fluide sous pression et au cîté du cylindre moteur qui correspond à la position de sécurité du piston. L'avantage de ce circuit est que l'amplificateur de force peut aussi assurer la manoeuvre de l'organe d'arrêt lorsque celui-ci est collé après une longue période de repos. SS. la pression du fluide disparaît ou tombe sous une valeur déterminée au moment de l'apparition d'un signal de sécurité et qu'il n'en résulte pas cependant que le piston retourne en position de sécurité, le circuit de sélection entre en action et provoque malgré tout le retour du piston en position de sécurité. Le circuit de sélection est formé avantageusement de deux soupapes de retenue à effets inverses. Le piston peut être relié par exemple à la tige d'une soupape, par exemple de décharge d'une installation de production de va-peut. La source d'énergie qui provoque le déplacement de sécurité du piston peut consister en la pression du fluide en circulation agissant sur la tête reliée à la tige de la soupape. La source d'énergie peut aussi être un ressort disposé dans le cylindre moteur. En variante, une soupape d'arrêt est disposée entre la chambre du cylindre opposée à celle qui correspond à la position de sécurité du piston et l'organe d'arrêt,de manière qu'elle n'autorise qu'une circulation de l'une des chambres à l'autre du cylindre et que l'organe d'arrêt soit manoeuvré par son côté de circulation qui se trouve entre lui-même 71 18162 2090187 et la soupape d'arrêt. Cette disposition a l'avantage que la section de conduit située entre l'organe d'arrêt et la soupape de retenue ne contient aucun fluide sous pression en service normal, c'est-à-dire lorsque l'organe d'arrêt est fermé» de sorte qu'aucune perte par fuite ne peut apparaître dans ce dernier. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'amplificateur de force est un siaçle organe inverseur. L'organe inverseur peut être un distributeur de commande à'tiroir à portée unique. L'avantage sur un amplificateur de force à tiroir à portées multiples est qu'il ne présente un jeu que sur une section unique par laquelle le fluide sous pression peut s'inflitrer vers le cêté en dépression. Cet avantage est mis en valeur lorsque le fluide sous pression utilisé est celui que la soupape mentionnée commande. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention assortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés illustrant deux modes de réalisation donnés à titre explicatif et nullement limitatif. Sur ces dessins, la figure 1 est un schéma d'un circuit de sécurité selon l'invention ; et la figure 2 est un schéma d'une variante de réalisation. Un servo-moteur 1 (figure 1) formé d'un cylindre moteur hydraulique (ou pneumatique) 2 à piston 3 à double effet commande la tête 5 d'une soupape 6 par la tige k de son piston. La soupape règle le passage d'un fluide passant d'une tubulure 6a dans une tubulure 6b. Le cylindre moteur comprend une source d'énergie formée d'un ressort 10 exerçant sa force sur le piston 3 de manière que la soupape 6 s'ouvre et reste ouverte,indépendamment des forces statiques ou dynamiques exercée sur la tête 5 par le fluide dont la circulation est contrôlée par la soupape 6, lorsque la pression d'huile régnant dans la chambre 2a du cylindre moteur disparaît ou tombe au-dessous d'une valeur déterminée. Le ressort constituant la source d'énergie peut être remplacé par la pression que le fluide en circulation exerce sur la tête reliée à la tige de la soupape. Un distributeur 13 commande le servo-moteur 1 par des conduits 11 et 12 en service normal de l'installation à protéger. Un tiroir 15 du distributeur de commande est appliqué contre un ressort 16. Un conduit 18 raccordé au distributeur dirige les signaux de commande sur ce dernier. Le distributeur comporte, par ailleurs, un canal 19 qu'un conduit 20 d'huile sous pression raccorde à une pompe 21. Un conduit Zk d'évacuation relie les canaux 22 et 23 du distributeur à un réservoir 25 71 18162 - 3 - 2090187 d'huile. Le tiroir en position convenable relie la chambre 2a du-cylindre au conduit 20 d'huile sous pression par le conduit 11 et la chambre 2b du cylindre au conduit 24 d'évacuation par le conduit 12, de sorte que le piston tend à se déplacer vers la chambre 2b» Un conduit 30 et un conduit 31j entre lesquels deux soupapes 32 et 33 de retenue sont disposées,sont raccordés l'un à la chambre 2a et l'autre à la chambre 2b du cylindre, de part et d'autre du piston 3 du servo-moteur 1. Un ressort 32b charge la tête 32a de la soupape 32 de retenue, tandis que la tête 33a de la soupape 33 de retenue est reliée à un piston 34 mobile axialement dans une enveloppe 35- La soupape 33 de retenue est associée à un amplificateur hydraulique de force formé d'un distributeur 40 à tiroir. Un électro-aimant 41 à armature plongeante 4la reliée au tiroir 40a commande, de son côté, le distributeur 40. Celui-ci est réalisé avec un grand jeu, de manière que l'électro-aimant puisse l'actionner facilement. Un conduit -45 d'évacuation d'huile relie le distributeur 40 et le réservoir 25 d'huile. Des éléments 32', 33'» 40', 41' et 32", 33"» 40" et 41", semblables aux soupapes de retenue 32, 33> au distributeur correspondant 40 et à 1*électro-aimant 41 sont montés en parallèle sur ceux-ci afin d'augmenter la sécurité de l'installation. Un conduit 44, d'une part, relie le distributeur 40 par un conduit 42 et un conduit distributeur 43 au conduit 20 d'huile sous pression et Tin conduit 51> d'autre part, les relie au conduit 30 du cylindre moteur 2. Une soupape 50 de retenue est disposée dans le conduit 44 et une soupape 52 de retenue est disposée dans le conduit 51. Ces deux sou--papes de retenue ont des effets inverses. La pression du ressort 52a et la pression de l'huile régnant dans les conduits 44 et 51 et-s'exerçant sur la tête 52b de la soupape 52 de retenue maintiennent celle-ci fermée en service normal de l'installation. L'effort du ressort 50a sur la tête 50b de la soupape 50 de retenue est calculé de manière que l'huile sous pression puisse passer librement du conduit 20 dans le conduit 44. Les deux soupapes 50 et 52 de retenue forment, conformément à l'invention, un circuit dit de sélection pour le distributeur 40, c'est-à-dire que celui-ci reçoit l'huile sous pression soit du conduit 20 par l'intermédiaire de la soupape 50, soit du condui"C 30 par l'intermédiaire de la soupape 52, en fonction de la pression d'huile régnant dans le conduit 20. . Le circuit de sécurité fonctionne de la manière suivante : Le distributeur 13 commande le servo-moteur 1 en service normal de l'installation. Les soupapes 32 et 33 de retenue sont fermées, la première par le ressort 32b dont la force s'exerce sur sa tête 32a et la dernière par la pression d'huile régnant sur le côté droit du pis 71 18162 -1» - 2090187 ton 34. La soupape 52 étant fermée, le distributeur 40 est alimenté par le conduit 20 sous pression par l'intermédiaire de la soupape 50 de retenue, du conduit 44 de liaison, du conduit distributeur 43 et du conduit 42 de liaison. Lorsqu'un signal de sécurité atteint 1'électro-aimant 41, son armature 4la est attirée contre la force du ressort 4lb. Le tiroir 40a du distributeur 40 relie alors le conduit 42 et la soupape 33 de retenue, de sorte que l'huile sous, pression charge le côté 34a du piston 34 dont le côté 34b cesse d'être sous la pression de l'huile. La soupape 33 de retenue s'ouvre donc. L'huile sous pression peut donc passer par la soupape 32 de retenue du conduit 30 dans le conduit 31 et de là dans la chambre Zb du cylindre du servo-moteur 1. Les conduits 30 et 31, ainsi que les soupapes 32 et 33 de retenue qui les relient ayant une grande section, l'influence d'une réalimentation, éventuellement provoquée par le distributeur 13^est surmontée, de sorte que la pression d'huile descend rapidement du côté 3a du piston et que le ressort 10 fait remonter rapidement le piston 3 du servo-moteur 1 en position de sécurité. Le servo-moteur ouvre ainsi la soupape 6 et il a ainsi assumé sa fonction d'organe de sécurité. Si, pour une raison quelconque, l'huile sous pression ne devait pas arriver dans le conduit 20 ou que la pression d'huile devait tomber au-dessous d'une valeur déterminée au moment de l'apparition d'un signal de sécurité sur 1'électro-aimant 41, et si le ressort 10 ne devait pas placer le servo-moteur 1 en position voulue de sécurité, par exemple par suite de gommage du distributeur 13 de commande, car le côté supérieur 3a du piston 3 continuerait de rester alors sous la pression de l'huile, la soupape 52 de retenue entrerait alors en action conformément à l'invention. En effet, sa tête ne subirait pas la pression d'huile qui, sinon, arrive sur elle par le conduit 20, la soupape 50 de retenue et le conduit 51, de sorte qu'elle s'ouvrirait. Le distributeur 40 serait alors alimenté par l'huile sous pression se trouvant dans la chambre 2a du cylindre par l'intermédiaire de la soupape 52 de retenue et des conduits 51, 43 et 42. Le distributeur 40 ouvrirait alors de la manière décrite la soupape 33 de retenue et l'huile sous pression passerait du conduit 30 par cette dernière et par la soupape 32 de retenue dans le conduit 31 et pourrait parvenir de là dans la chmabre 2b du cylindre du servo-moteur 1. Lorsque la soupape 52 de retenue s'ouvre, la pression de l'huile apparaissant dans le conduit 44 ferne automatiquement la soupape 50 de retenue qui empêche ainsi l'huile de se perdre en passant par le conduit 20. Le piston 34 est calculé de manière que la soupape 33 de retenue s'ouvre en- 71 18162 - 5 - 2090187 core avec sécurité sous la pression d'huile produite par le ressort 10 peu avant que le piston 3 ne remonte dans la chambre 2a de son cylindre. Deux soupapes 60 et 6i de retenue sont montées en série entre les conduits 30 et 31 raccordés aux chambres 2a et 2b situées dans le cy-5 lindre de part et d'autre du piston 3 du servo-moteur ou cylindre moteur 1 du circuit de sécurité de la figure 2. Un piston 62 de la soupape de retenue ou organe 60 d'arrêt est relié à une tête 64 soumise à la force d'un ressort 63. Un amplificateur hydraulique de force, forné d'un distributeur 65 à tiroir à portée unique ou d'un autre organe inverseur à effet 10 simple, commande la soupape 60 de retenue par l'intermédiaire d'un conduit 70. Un électro-aimant 66 monté dans un circuit à courant de repos et comportant une armature plongeuse 67 reliée à un tiroir 68 à portée simple commande, de son c8té, le distributeur 65. Un conduit 42' et un conduit distributeur 43 relient le distributeur 65 à un circuit de sélection for-15 mé des soupapes 50 et 52 de retenue, ainsi qu'au conduit 20 d'huile sous pression. La soupape 61 de retenue empêche la soupape 60 de retenue de s'ouvrir contre la force relativement faible du ressort 63 et le fluide sous pression de passer de la chambre 2b à la chambre 2a du cylindre en service normal -c'est-à-dire lorsque cette soupape 60 est fermée- au cas 20 où la différence entre les pressions de fluide régnant dans les chambres 2b et 2a du cylindre seraient suffisantes à provoquer cette ouverture. Des éléments 60', 65' et 60", 65" semblables à la soupape 60.de retenue et à son distributeur 65 sont montés en parallèle sur ceux-ci et augmentent la sécurité de l'installation. 25 La soupape 61 de retenue empêche également le fluide sous pression de pénétrer entre les deux soupapes 61 et 60 en service normal -donc, lorsque cette soupape 60 est fermée-, de sorte qu'il ne peut pas non plus apparaître de perte par fuite dans cette dernière soupape par ses conduit s à basse pression. Par ailleurs, la soupape 61 empêche la sou-30 pape 60 de s'ouvrir contre la pression relativement faible du ressort 63 en service normal et de laisser passer du fluide sous pression de la chambre 2b dans la chambre 2a du cylindre lorsque la différence des pressions régnant dans celles-ci est suffisante. L'amplificateur 65 de force comportant un tiroir 68 qui n'est qu'à portée simple, le fluide sous pression 35 ne peut fuir que par ce dernier par le c8té basse pression du circuit hydraulique, de sorte que les pertes sont très faibles. Lorsqu'un signal de sécurité atteint 1'électro-aimant 66 et donc que l'alimentation en courant de ce dernier cesse, le tiroir 68 de 1'amplificateur 65 de force libère la liaison du conduit 42' et de la 40 soupape 60 de retenue par le conduit 70, de sorte que le c8té 62a du pis 71 18162 - 6 - 2090187 ton 62 reçoit l'huile sous pression.Donc, la soupape 60 de retenue s'ouvre. L'huile sous pression peut alors passer de la chambre 2a du cylindre du servo-moteur 1 reliée au conduit 30 dans le conduit 31 par la soupape 60 de retenue, sa sortie 71 et la soupape 6l de retenue et parvenir dans 5 la chambre 2b du cylindre du servo-moteur qui est reliée à ce conduit 31 « La pression d'huile tombe donc rapidement du côté 3a du piston du servomoteur et le ressort 10 disposé dans ce dernier et exerçant sa force sur le piston fait remonter celui-ci pour le placer en position de sécurité. Le servo-moteur ouvre alors la soupape reliée à la tige 4 du piston et 10 il assume ainsi sa fonction de sécurité. Si, pour une raison quelconque, l'huile sous pression ne devait pas arriver dans le conduit 20 ou si la pression d'huile devait tomber sous une valeur déterminée et si, de plus, le ressort 10 ne ramenait pas le piston 3 du servo-moteur 1 en position voulue de sécurité au mo-15 ment de l'apparition du signal de sécurité sur 1'électro-aimant 66, la soupape 52 de retenue de ce circuit entrerait également en action, c'est-à-dire qu'elle s'ouvrirait. L'amplificateur 65 de force serait alimenté par l'huile sous pression se trouvant dans la chambre 2a du cylindre du servomoteur par l'intermédiaire de la soupape 52 de retenue et des conduits 20 51, 43 et 42'. L'amplificateur 65 de force ouvrirait la soupape 60 de retenue de la manière décrite plus haut, de sorte que l'huile sous pression pourrait à nouveau passer du conduit 30 dans le conduit 31 par cette soupape 60 et la soupape 6l, puis parvenir dans le servomoteur. Le ressort 10 ramène également, dans ce cas, le piston du servo-moteur en position 25 de sécurité. Xfe va de soi que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, et nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes, sans sortir de son cadre. 71 18162 - 7 - 2090187 REVENDICATIONS 1. Circuit de sécurité à cylindre moteur hydraulique ou pneumatique à piston à double effet qu'une source d'énergie ramène dans une position de sécurité lorsque la pression du fluide tombe dans le cylindre 5 moteur, un organe d'arrêt commandé par un signal de sécurité reliant les deux chambres du cylindre séparées par le piston, ledit circuit étant caractérisé en ce qu'un circuit automatique de sélection relie un amplificateur de force placé sur le trajet du signal de sécurité à une source de fluide sous pression et au c8té du cylindre moteur qui correspond à la 10 position de sécurité du piston. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de sélection est formé de deux soupapes de retenue à effets opposés . 3. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que 15 le piston est relié à la tige d'une soupape. 4. Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pression du fluide en circulation agissant sur la tête reliée à ladite tige de soupape constitue ladite source d'énergie. 5» Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que 20 la source d'énergie est un ressort disposé dans le cylindre moteur. 6. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une soupape de retenue est disposée entre la chambre du cylindre opposée à celle qui correspond à la position de sécurité du piston et l'organe d'arrêt,de manière qu'elle n'autorise qu'une circula- 25 tion d'une chambre à l'autre du cylindre, l'organe d'arrêt n'étant actionné que par son côté de circulation qui est situé entre lui-même et ladite soupape de retenue. 7. Circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'amplificateur de force est formé d'un organe inverseur simple. 30 8. Circuit selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'organe inverseur est un distributeur à tiroir à portée simple.