Brevet FR2135609A1 — publié le 19721222

i 2135609 la présente invention concerne une soupape comportant un orifice d'entrée et un orifice de sortie, l'orifice d'entrée pouvant se raccorder à une source de fluide sous pression dont il est séparé par un élément -obturateur. 5 Dans les réservoirs contenant des fluides sous pression, on utilise fréquemment des membranes claquables en tant que dispositifs de sécurité contre les surpressions et organes d'obturation capables d'assurer une ouverture et, partant un vidage rapides» L'utilisation de telles membranes est 10 toutefois très limitée car* étant donné les fortes élévations de température, la pression de claquage qu'il faut adopter pour assurer la sécurité contre les surpressions doit être relativement forte, de sorte que 1'on ne peut plus obtenir la garantie d'un claquage défini dans une marge de tolérance étroite du 15 point de vue du temps et de la pression de claquage» A cela s'ajoute le fait que la section de l'ouverture de décharge créée par le claquage est bien souvent mal définie, car elle dépend des caractéristiques du matériau de la membrane .et de la pression rencontrée., En outre, pour ce qui est de la pression et du 20 temps de claquage, ces membranes exigent des tolérances étroites, d'où une dépense élevée pour leur contrôle et leur fabrication» Un autre inconvénient réside dans le fait que l'étan-chéification de la membrane par rapport au réservoir de pression est compliquée attendu que la pression établie dans le réservoir 25 agit dans le sens d'une diminution de 1'étanchéitéo Enfin, le recours à une membrane claquable sur un réservoir sous pression nécessite une ouverture de remplissage séparée, dont la fermeture doit être étanche, ce qui implique également des frais importants» En dépit de tous ces inconvénients, la membrane cla-30 quable offre l'avantage de s'ouvrir plus rapidement que n'importe quelle autre soupape» D'autres dispositifs de fermeture pour réservoirs sous pression tels que, par exemple, des soupapes coniques peuvent certes être conçus de façon à présenter des ca-35 ractéristiques d'autoétanchéité, mais en pareil cas, ces dispositifs doivent s'ouvrir à 1'encontre de la pression existant dans le réservoir» Indépendamment de cela ils ne libèrent pas la section transversale de l'ouverture ou insuffisamment dans les délais souhaités ou qui seraient nécessaires» 4-0 La présente invention a pour objet de remé 72 15729 2 2135609 dier aux inconvénients précités. Ce résultat est atteint, selon l'invention, par le fait que l'élément obturateur est réalisé sous la forme d'un disque ou analogue, recouvrant entièrement la section transversale de l'orifice d'entrée et pourvu d'une 5 zone de rupture, cet élément obturateur étant, par l'intermédiaire d'un organe de liaison, relié à un piston monté dépla-çable dans le sens axial dans un alésage du corps de la soupape avec lequel il forme une chambre communiquant avec une enceinte pratiquée dans le corps et contenant une charge propulsive, 10 de sorte qu'en cas d'allumage de cette charge propulsive, le piston se trouve sollicité par une force s'exerçant dans le même sens que la poussée exercée sur l'élément obturateur par la pression de ladite source, l'effort résultant atteignant alors au moins la valeur nécessaire pour rompre la zone de rupture de 15 l'élément obturateur.. Une soupape ainsi réalisée combine les avantages respectifs d'une soupape conique du type autoétanche et d'une membrane claquable et, par conséquent, garantit la rapidité d'ouverture de toute la section d'écoulement- Selon une autre particularité de l'invention 20 l'agencement ci-dessus est réalisé de façon que la totalité de la section transversale d'écoulement entre l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie ne comporte, à l'état déclenché, c'est-à-dire à la position d'ouverture, aucun organe fonctionnel afin que le fluide sous pression puisse s'écouler librement sans rencontrer 25 d'obstacle» Selon l'invention l'élément obturateur est avantageusement réalisé sous la forme, connue en soi, d'un cône de soupape établissant lui-même l'étanchéité sous l'effet de la pression fournie par ladite source de fluide sous pression. 30 Dans un autre mode de réalisation le corps de la soupape, dans la zone d'entrée, est subdivisée en deux parties pouvant être assemblées,par exemple par vissage, la partie représentant l'entrée ne formant alors qu'une seule pièce avec un disque constituant l'élément obturateur recouvrant entièrement la section 35 transversale d'entrée. Du point de vue de l'étanchéité, ce mode de réalisation représente la solution idéale mais, en revanche,si on 1' utilise comme soupape de sortie pour des récipients sous pression, il présentev par rapport pu mode de réalisation le premier cité4 l'inconvénient qu'il, fc'est plus p-uieible de remplir 40 le réservoir en envoyant le f iûicle bc 72 15729 5 2135609 soupape. Afin d'obtenir une section transversale d'écoulement aussi grande que possible, l"invention propose que la zone de rupture soit formée par me entaille etmulaire pratiquée 5 dans la zone du bord externe de 1'élément obturateur. Grâce à cet agencement que ce soit dans le cas où l'élément obturateur est une pièce séparée ou dans celui où il ne fait qu'une seule pièce avec le corps, la partie de l'élément obturateur qui reste dans l'ouverture d'entrée, après cisaillement de la zone de rup-10 ture, se trouve au moins presque totalement en dehors de la section d'écoulement. En outre, afin d'obtenir un trajet d'écoulement aussi favorable que possible, le corps peut comporter selon l'invention un évidement aménagé en dehors de la voie d'é-15 coulement et destiné à recevoir l'élément obturateur lorsque la soupape est en position d'ouverture. Afin d'éviter tout risque d'endommagement du corps de la soupape et des autres parties de cette ^ernière. qui -sont réutilisables, il est avantageux d'installer/cet évidement un élément amortisseur élastique ou dé-20 formable tel que, par exemple, une bague en plomb. Cet élément élastique ou déformable peut également être réalisé de façon à servir en même temps d'élément d'étanchéité auquel cas, à la place d'une bague en plomb, on pourra utiliser une bague en caoutchouc ou en tout autre matériau propre à réaliser l'étanchéi-25 té. Il est préférable, en particulier si l'on utilise un élément obturateur se présentant sous la forme d'une pièce séparée, de prévoir un ressort se trouvant sous tension lorsque la soupape est en position de fermeture, ce ressort en- ■50 tourant l'organe de liaison et étant placé dans la chambre formée par le corps et le piston. Une telle disposition est avantageuse attendu que, lorsque l'élément obturateur n'est pas soumis à la poussée d'un fluide sous pression se trouvant du côté de l'entrée, elle assure la permanence et l'étanchéité de l'assise 35 de l'élément obturateur et, par conséquent, la sécurité de ce-lui-ci en cas de transport. Si le piston est par ailleurs monté déplaçable dans le sens axial sur l'organe de liaison, on peut alors avantageusement faire varier la force du ressort et l'adapter aux différentes conditions de transport. 72 15729 4 2135609 Afin de permettre le réemploi éventuel d'au moins une partie de la soupape, il y a avantage à placer l'enceinte contenant la charge propulsive dans un bouchon ou analogue susceptible d'être engagé, de préférence vissé dans 5 la paroi du corps, de sorte qu'après l'usure consécutive à une longue utilisation, il suffira de remplacer uniquement ce bouchon. Cet agencement et ce mode de réalisation présentent en outre l'avantage, qu'il est possible, grâce à l'emploi de bouchons, d'adapter facilement et à peu de frais, à la soupape des 10 charges propulsives d'importances variées en utilisant simplement des bouchons dont les enceintes contenant la charge propulsive sont- de dimensions différentes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture des exemples non limita-15 tifs suivants décrits en se référant au dessin annexé sur lequel : la figure 1 est une vue en coupe d'une soupape selon l'invention à la position de fermeture, la figure 2 est une vue en coupe de cette 20 même soupape en position d'ouverture ; les figures Ja et 3b représentent une variante de réalisation côté entrée de la soupape ; et les figures 4a et 4b représentent une autre variante de réalisation de ce même côté entrée de la soupape, 25 Comme le montrent les figures 1 et 2, le corps de la soupape comporte un orifice d'entrée 2, ainsi qu'un orifice de sortie 3j ce dernier pouvant en même temps servir d'ouverture pour le remplissage d'une source de fluide sous pression, par exemple un réservoir sous pression disposé du 30 côté de l'entrée 2. L'orifice d'entrée est fermé par l'obturateur 4 comportant une ligne de rupture 5« Une tige 6 relie cet obturateur 4 au piston 8 muni d'une bague d'étanchéité 9 et dont la position peut être réglée au moyen de l'écrou 10. La fraisure plate 7 sur la tige 6 sert à maintenir cette dernière au moyen 35 d'une clé à fourche ou analogue lors du montage. Le piston 8 forme avec le corps 1 de la soupape une chambre 12 renfermant, intercalé entre ces derniers, un ressort de compression 11, entourant la tige 6 et disposé de telle sorte qu'il se trouve sous tension lorsque la soupape est 40 en position de fermeture, et que par l'intermédiaire de la tige 6 72 15729 5 2135609 il maintienne la face conique de l'obturateur 4 appliquée de façon étanche contre la surface conique de l'orifice d'entrée 2. La cavité 15 fermée par un bouchon fileté 20 pourvu d'un perçage 21, sert à protéger le piston 8 se dé-5 plaçant lors du fonctionnement de la soupape.La chambre 12 communique avec l'enceinte 19 contenant la charge propulsive 13» dont l'allumage électrique peut être provoqué par l'intermédiaire des fils 22 et qui est placée dans un bouchon fileté 14 réalisé sous la forme d'un culot de cartouche. 10 Le corps 1 comporte un évidement 18 où vient se réfugier l'obturateur 4 lorsque la soupape est en position d'ouverture. Dans cet évidement, la tigë~6 est entourée par une bague 17 pouvant agir comme amortisseur de choc et/ou comme élément d'étanchéité, cette bague étant en un matériau approprié, 15 par exemple en plomb, en caoutchouc ou analogue. Le fonctionnement de la soupape est le suivant : Après allumage, par l'intermédiaire des fils 22, de la charge propulsive 13, les gaz dégagés par celle-ci 20 créent dans la chambre 12 une pression suffisante ppur provoquer le cisaillement, le long de sa ligne 5 cLe rupture, de l'obturateur 4 qui, si la soupape est raccordée à un réservoir de pression (non représenté) se trouve soumis à la fois à la pression du fluide que contient ce réservoir et à la poussée résultant dû 25 ressort 11. Le piston 8 quitte alors, avec la tige 6 et l'obturateur 4 , la position de fermeture représentée sur la figure 1, pour venir occuper la position dite d'ouverture représentée sur la figure 2, ce qui a pour effet de dégager l'orifice d'entrée 2 et, ainsi, de libérer la voie vers l'orifice de sortie 3« Pen-30 dant l'évacuation du fluide, la partie annulaire cisaillée 16 de l'obturateur 4 reste appliquée sur la paroi conique de l'orifice d'entrée 2, Au cours de son déplacement vers la position d'ouverture, cet obturateur 4 vient buter contre la bague 17 qui se déforme alors et exerce, selon le rôle que l'on désire lui faire 35 jouer, un effet plus ou moins important d'amortissement et/ou d'étanchéification. Un autre joint d'étanchéité 9a» est prévu entre le corps 1 et la tige 6 de la soupape. Comme le montre la figure 2, l'espace compris entre les orifices d'entrée 2 et de sortie 3 est exempt de 40 tout élément gênant, de sorte que le fluide peut s'échapper du 72 15729 6 2135609 réservoir sous pression (non représenté) et traverser la soupape sans rencontrer d'obstacle. Pour remplir un réservoir à fluide sous pression, raccordé à l'ouverture d'entrée 2, on peut, si on le désire, procéder à ce remplissage, en chassant sous pression le fluide par l'orifice de sortie 3. L'obturateur 4 se déplace alors en direction de l'orifice d'entrée 2 en agissant à 1'encontre du ressort 11 en passant par la tige 6 et le piston 8, si bien que le fluide peut passer par l'orifice 2 ainsi dégagé et pénétrer dans le réservoir si le réservoir, raccordé du côté entrée, pas est vide (sans pression), ou si la soupape n'est elle-même/Branchée, 1'obturateur 4 est maintenu appliqué contre le siège conique du corps 1 par le ressort 11 et se trouvant ainsi bloqué ne risque pas d'être endommagé au cours d'un transport éventuel. Sur la vue en coupe représentée sur la figure 3a, la ligne de rupture 5 se trouve sur la face externe de l'obturateur 4. A la différence de ce qui est représenté sur ce dessin cet obturateur 4 pourrait être réalisé de façon que son extrémité externe pénètre dans 1'évidement annulaire du corps 1, de sorte qu'après cisaillement le long de la ligne de rupture la partie annulaire subsistant se trouverait entièrement en dehors de la section transversale d'écoulement et que sa surface interne constituerait le prolongement de la surface conique du corps 1. La figure 3b représente une soupape en position d'ouverture. La vue en coupe de la figure 4a montre un obturateur 4 venu d'une seule pièce avec le corps 1, la ligne de rupture 5 pouvant alors être située à l'extérieur, comme le montre la figure, ou à l'intérieur. Dans ce mode de réalisation qui, à la position de fermeture de la soupape ne pose aucun problème d'étanchéité dans la zone de l'orifice d'entrée 2, il pourra, dans certains cas et à la différence de ce qui est représenté sur le dessin, s'avérer avantageux de réaliser la partie du corps 1 qui se trouve du côté de l'entrée sous la forme d'un élément séparé pouvant être réuni au reste du corps par vissage, ou de toute autre façon, La figure 4b représente la soupape dans sa position d'ouverture. 72 15729 7 2135609 REVENDICATIONS 1. Soupape avec corps comportant un orifice d'entrée et un orifice de sortie, l'orifice d'entrée pouvant se raccorder à une source de fluide sous pression dont il est sé-5 paré par un élément obturateur, cette soupape étant caractérisée par le fait que l'élément obturateur est réalisé sous la forme d'un disque, ou analogue, recouvrant entièrement la section transversale de l'orifice d'entrée et pourvu d'une zone de rupture, cet élément obturateur étant, par l'intermédiaire d'un 10 organe de liaison, relié à un piston monté déplaçable dans le sens axial dans un alésage du corps de la soupape avec lequel il forme une chambre communiquant avec une enceinte pratiquée dans le corps et contenant une charge propulsive, de sorte, qu'en cas d'allumage de cette charge propulsive, le piston se 15 trouve sollicité par une force s'exerçant dans le même sens que la poussée exercée sur 1' élément obturateur par la pression de ladite source, l'effort résultant atteignant alors au moins la valeur nécessaire pour rompre la zone de rupture de l'élément obturateur. 20 2. Soupape selon la revendication 1 , ca ractérisée par le fait qu'elle est réalisée de façon que la totalité du trajet d'écoulement entre l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie soit entièrement dégagés de tous les éléments lorsqu'elle est déclenchée. 25 3« Soupape selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que l'élément obturateur est constitué par un cône de soupape établissant de lui-même l'étanchéité sous l'effet de la pression exercée par la source de fluide sous pression. 30 4. Soupape selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que l'élément obturateur est constitué par un disque recouvrant toute la section transversale d'écoulement et venu d'une seule pièce avec une partie du corps se trouvant du côté de l'entrée et susceptible d'être réunie au 35 reste du corps. 5- Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que la zone de rupture est constituée par une entaille annulaire pratiquée dans la zone du bord externe de l'élément obturateur. 40 6. Soupape selon l'une quelconque des 72 15729 8 2135609 revendications 1 à 5t caractérisée par le fait que le corps comporte un évidement aménagé en dehors du trajet d'écoulement et destiné à recevoir l'élément obturateur lorsque la soupape-est en position d'ouverture. 5 7» Soupape selon la revendication 6, ca ractérisée par le fait qu'un élément amortisseur déformable entourant l'organe de liaison est agencé dans 1'évidement. 8. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 7» caractérisée par le fait que dans la cham- 10 bre formée par le"corps et le piston est installé un ressort qui entoure l'organe de liaison, et qui se trouve sous tension lorsque là -soupape est en position de fermeture. 9. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que l'enceinte 15 contenant la charge propulsive est placée dans un bouchon susceptible d'être engagé, et de préférence vissé, dans la paroi du corps de la soupape.