Brevet FR2137200A1 — publié le 19721229

Les soupapes de sureté des circuits de régulation utilisant un fluide sous pression doivent assurer un réglage de pression aussi précis que possible avec la possibilité d'écoulement du débit total du cir cuit Les systèmes de soupapes actuellement connus ne donnent pas une grande précision de réglage de pression, les écarts étant de l'ordre de 20 7o, et d'autre part on est obligé, pour permettre l'écou- lement du débit maximum de l'installation, de leur donner des dimensions relativement grandes. D'autre part, ces soupapes ont une tendance à vibrer, et on est généralement amené, pour éviter cette instabilité à prévoir un dash-pot utilisant une perte de charge créée par un diaphragme. La présente invention a pour objet une disposition de soupape compacte, permettant d' évacuer un débit nettement supérieur X celui des soupapes classiques et de fonctionner pour un écart de pression beaucoup plus réduit et dans des conditions de stabilité supprimant toutes vibrations. Le clapet de cette soupape maintenu classiquement en position fermée par un ressort taré, est essentiellement constitué par un disque épais, comportant une portion amont qui assure l'obturation de l'orifice par appui sur le siège du corps de la soupape, et une portion aval faisant saillie radialement et sur laquelle vient frapper ltécoule- ment lorsque la soupape est en position d'ouverture, produisant une poussée due à lécoulement qui s'ajoute à la poussée normalement exercée sur la face amont du clapet, et qui, pour un meme écart de pression a pour effet de produire une levée plus grande du clapet. Selon une forme de réalisation préférentielle, la surface de la saillie sur laquelle vient frapper l'écoulement est sensiblement perpendiculaire à l'axe du clapet et sa dimension radiale est suffisante pour renvoyer la totalité dudit écoulement perpendiculairement à cet axe. La portion amont du clapet qui assure lobturation de l'ori- fice comporte une surface périphérique tronconique qui s'appuie sur un siège de meme forme sur le corps de la soupape. Une soupape selon l'invention présente une très bonne stabilité de fonctionnement qui subsiste pour les levées les plus faibles obternes pour - des pressions proches de la valeur de décollement. Le système est progressif et une faible variation de pression suffit alors pour ramener le clapet en position fermée. La fourchette de fonction nement du système devient très faible. A titre indicatif, celle-ci peut etre de 7 à 8 bars pour une soupape classique fonctionnant sous 30 bars, et de 1 à 1, 5 bars seulement pour une soupape selon l'invention fonctionnant dans les mêmes conditions. On peut également indiquer, à titre d'exemple, que par rapport à une soupape classique de meme dimensions, le système selon l'invention permet de passer un débit plus de deux fois supérieur. Le système selon l'invention permet d'éviter les fermetures brusques et les coups de béliers qui en résultent dans les tuyauteries car le volume de fluide entre la. portion en saillie du clapet et le corps de la soupape qui lui fait. face du caté amont joue un rôle d'amortisseur jus qu' à fermeture complète. Par ailleurs, l'action de déviation de l'écoulement sur la portion en saillie du clapet a pour effet secondaire d'éviter la mise en dépression du liquide qui se produit généralement au droit du clapet dans les soupapes classiques, augmentant encore la stabilité du système. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre d'une forme d'exécution choisie à titre d'exemple en référence aux dessins annexés - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une soupape selon l'invention en position de fermeture, - la figure 2 est une vue de détail, à échelle agrandie, du clapet en position d'ouverture. On voit sur la figure 1 le corps 1 d'une soupape de sureté avec son orifice d'admission 2 relié par une bride 3 à une conduite 4 en communication avec le circuit hydraulique dont on veut assurer la sécurité par exemple le circuit de régulation d'une turbine hydraulique, où selon le débit d'huile prélevé dans le circuit pour le fonctionnement du servo-moteur commandant le vannage, il est nécessaire d'évacuer le surplus dans la cuve de reprise Ce surplus peut atteindre le débit total des pompes du circuit dans le cas où le servo-moteur ntest pas en mouvement. La soupape est constituée par une tige 5 dont la partie supérieure filetée 6 permet, au moyen des écrous 7 et de la bride 8 de régler la compression du ressort 9 et en conséquence la pression d'appui de son clapet 10 sur son siège Il, c'est-à-dire en fait sa pression de déclenchement. L' évacuation de la soupape s'effectue à la partie aval de son corps 1, en 12, et débite dans la cuve de reprise du circuit par la conduite 13. Le clapet 10 de la soupape, objet des perfectionnements selon l'invention et que l'on voit en détail sur la figure 2 est consti tu8 par un disque épais 10 avec une portion conique 14 assurant l'étan- chéité avec le siège 11 de conicité correspondante, prolongée par une deuxième portion 15 en saillie présentant une surface 19 perpendiculaire à l'axe de l'obturateur. Du fait de cette porition en saillie, lorsque la soupape stouvre, l'écoulement est dévié perpendiculairement à l'axe du clapet dans ltespace 18, et il en résulte une poussée sur la face 19 ayant pour effet d'augmenter l'ouverture de la soupape pour un même écart de pression et ainsi de laisser passer un débit de décharge plus considérable. Le déclenchement et le maintien de cette soupape en position d'ouverture steffectue pour un écart de pression relativement faible de laXpression de fonctionnement du circuit. Par exemple, pour un circuit de régulation de vannage de turbine hydraulique, fonctionnant normalement aux environs de 30 bars, une soupape selon l'invention produit une décharge du circuit pour une augmentation de pression de 1 à 1,5 bars et permet en outre d'évacuer un débit plus de deux fois supérieur à celui d'une soupape classique de memes dlmensions. Le volume de fluide dans espace 18 entre la surface 19 et la paroi 16 du corps de la soupape se comporte comme un dash-pot et supprime toute tendance de la soupape à vibrer. Par ailleurs, le renvoi de l'écoulement perpendiculairement à l'axe du clapet, dans l'espace 17 du corps de la soupape réduit les dépressions qui se produisent généralement à cet endroit avec les soupapes classiques, augmentant encore la stabilité du système. REVENDICATIONS 1. Disposition de soupape de sureté maintenue classiquement en position fermée par un ressort taré essentiellement caractérisée en ce que le clapet est constitué par un disque épais, comportant une portion amont qui assure l'obturation de l'orifice par appui sur le siège du corps de la soupape et une portion aval faisant saillie radialement et sur laquelle vient frapper l'écoulement lorsque la soupape est en position d'ouverture. 2. Disposition selon la revendication 1 essentiellement caractérisée en ce que la dimension radiale de la surface en saillie de l'obturateur est suffisante pour dévier l'écoulement. 3. Disposition selon 1 et 2 essentiellement caractérisée en ce que la surface en saillie du clapet sur laquelle vient frapper l'écoulement est sensiblement perpendiculaire à l'axe du clapet. 4. Disposition selon 1, 2 et 3 essentiellement caractérisée en ce que la portion amont du clapet qui assure l'obturation de l'orifice comporte une surface périphérique de forme tronconique qui s'appuie sur un siège de même forme sur le corps de la soupape.