Brevet FR2243382A1 — publié le 19750404

La présente invention concerne un régulateur agencé de préférence pour régler la pression dans une cuve de gaz liquéfiés fortement réfrigérés, ce régulateur comportant un raccord d'entrée, un premier et un second raccords de sortie séparés l'un de l'autre, un diaphragme monté dans le carter du régulateur et sollicité par un ressort agissant avec une force réglable, le ressort étant réglé de manière que le diaphragme soit actionné par une force élastique correspondant à une certaine pression désirée dans le raccord d'entrée. Le régulateur est destiné principalement à régler la pression dans une cuve destinée à contenir du gaz liquéfié fortement réfrigéré, généralement appelé liquide cryogène. Dans des cuves de construction connue destinées à contenir de tels liquides et à fournir du gaz de consommation, il est prévu deux régulateurs de pression. Le premier régulateur s'ouvre à une pression inférieure à la pression de service désirée et il est relié à la robinetterie de l'installation de manière que, lorsque le régulateur est ouvert sous l'effet de la pression de la colonne de liquide existant dans le réservoir, du liquide cryogène s'écoule jusque dans un échangeur de chaleur extérieur, appelé évaporateur d'augmentation de pression. Dans cet appareil, le liquide est vaporisé et il est canalisé jusqu'à la partie supérieure du réservoir cryogène, ce qui correspond à ce qu'on appelle le volume de phase gazeuse. Le gaz a un plus grand volume que le liquide. En conséquence la pression augmente si le système est fermé. Lorsqu'on atteint la pression de service désirée, le régulateur de pression se ferme et l'augmentation de pression dûe à 11 évaporation dans l'augmenta- teur de pression s'arrête. Lorsqu'un réservoir contenant un liquide cryogène est laissé totalement fermé, la pression monte lentement bien que le régulateur précité soit fermé. Cela s t explique du fait de l'isolation thermique incomplète et de l'auto-évaporation du contenu qui est proportionnelle à cette entrée de chaleur inévitable. Si la décharge de liquide à partir du réservoir est plus faible que le volume correspondant à l'auto-évaporation, la pression augmente jusqu'à ce que la pression régnant dans le réservoir ait atteint la pression d'ouverture de la soupape de sûreté. Cette ouverture de la soupape de sûreté se traduit par une perte indésirable de gaz. Un réservoir cryogène de fourniture de gaz, appelé convertisseur à froid, est par conséquent pourvu également d'un second régulateur, appelé régulateur d'économie, qui établie une liaison entre le volume de phase gazeuse de réservoir directement avec la sortie de consommation quand la pression devient supérieure à la pression de service réglée. Pour de petites quantités de décharge, du gaz est fourni à la place de liquide à partir du réservoir lorsque ce régulateur d'économie est ouvert. En conséquence la pression diminue plus rapidement jusqu'à la pression de service réglée lorsque la soupape d'économie se ferme et le régulateur de pression s'ouvre lorsque cela est nécessaire. Le système décrit comportant deux régulateurs séparés présente cependant certains inconvénients. La nécessité de prévoir deux régulateurs introduits des dépenses correspondantes de production et d'installation. Le réglage de la pression de service correcte est compliqué puisqu'on doit régler séparément deux régulateurs avec une différence de pression prédéterminée. Cette opération prend par conséquent du temps et nécessite des opérateurs spécialisés et une grande précision. Le risque d'un fonctionnement défectueux est encore grand. En outre le risque de mauvais fonctionnement augmente avec le nombre des composants. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus et de fournir un dispositif pouvant remplacer les deux régulateurs tout en remplissant par lui-m4me les fonctions nécessaires de régulation. Ce dispositif se compose d'un régulateur à trois voies comportant un raccord d'entrée, un premier et un second raccord de sortie séparés l'un de l'autre et un diaphragme logé dans le carter du régulateur et qui est sollicité à l'aide d'un ressort par une pression correspondant à une pression fixe dans le raccord d'entrée. Le dispositif est principalement caractérisé en ce qu'un obturateur de soupape est monté sur le diaphragme et est agencé pour coopérer avec un élément monté dans le carter du régulateur. Lorsque la pression est inférieure à la pression du diaphragme, ledit élément ainsi que l'obturateur de soupape mentionné en premier constituent un obturateur de soupape combiné coopérant avec un siège ménagé dans le carter. Lorsque l'obturateur de soupape combiné s'écarte du siège, une liaison est établie entre le raccord d'entrée et le premier raccord de sortie. Lorsque la pression est supérieure à la pression du diaphragme, ledit élément forme le siège pour'l'obturateur de soupape mentionné en premier et lorsque cet obturateur de soupape s'écarte dudit élément, une liaison est établie entre le raccord d'entrée et le second raccord de sortie. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - La figure t représente un mode de réalisation du régulateur à trois voies, et, - La figure 2 représente un exemple d'utilisation du régulateur en combinaison avec un convertisseur à froid. Sur la figure 1 on a représenté unmode de réalisation d'un régulateur à trois voies suivant l'invention, le régulateur étant pourvu de trois raccords AI, A2, et A3. Le régulateur est agencé de façon à détecter des variations de pression dans le raccord Al, Dans le régulateur, un diaphragme ou membrane 1 est logé entre les parties 2 et 3 du carter de régulateur. Sur le côté supérieur du diaphragme, il est prévu un disque 4 qui est actionné par un ressort hélicoidal 5. Le ressort est appliqué contre le disque 4 à l'aide d'une vis 7 par l'intermédiaire d'une rondelle de pression 6. La force exercée sur le diaphragme peut être ajustée à laide de la vis de réglage 7 disposée dans le carter de régulateur. Un anneau 8 comportant des trous radiaux est monté sur le côté inférieur du diaphragme 1.Le mouvement de descente du diaphragme est limité par entrée en contact de l'anneau 8 avec la surface 20 de l'élément 3. Le mouvement du diaphragme vers le haut est limité à l'aide de l'anneau 9 disposé entre les éléments 2 et 3. Sur le diaphragme est également fixé un obturateur de soupape 10 qui vient buter contre un siège cylindrique 12 pourvu d'une garniture 11. Le siège est relié de façon étanche à un soufflet 13. Le siège, la garniture et le soufflet sont montés de façon à pouvoir se déplacer dans un trou cylindrique ménagé dans l'élément 3 du carter de régulateur. L'élément 15 comprend le raccord A3 qui est relié au soufflet 13. Dans le soufflet il est prévu un ressort hélicoïdal 14 pour ramener le siège et la garniture dans la position initiale. Le raccord Ai est relié par une ouverture 16 avec le volume 17 situé en-dessous du diaphragme 1 tandis qu'une ouverture 18 relie le raccord A2 à l'élément 3. Dans le régulateur représenté sur la figure 1, le diaphragme est réglé dans une position correspondant à une pression de service désirée dans le réservoir cryogène à commander. Si la pression dans le raccord d'entrée Al diminue, le diaphragme descend sous l'effet de la force élastique jusqu'à ce que le disque 8 vienne buter contre la surface 20. Pendant ce mouvement, l'obturateur de soupape 10 est également déplacé et il pousse vers le bas le siège mobile 12 avec la garniture 11 et le soufflet 13.Dans cette position basse, une liaison est établie entre le raccord A2 et le volume 17 par l'intermédiaire de l'ouverture 18 et en outre par l'intermédiaire de l'ouverture 16 avec le raccord Al. Il s'établit un écoulement entre A2 et Al, ce qui produit une augmentation de pression dans le système jusqu'à ce que la pression désirée de service soit atteinte. Ensuite le diaphragme 1, l'obturateur de soupape 10 et également le siège 12 se déplacent vers le haut de sorte que la liaison entre le raccord A2 et le volume 17 est interrompu. Dans ce mode de régulation, le raccord A3 est isolé. Si la pression dans le raccord Al augmente de manière à déplacer la pression de travail réglée dans le régulateur, le diaphragme 1 se déplace vers le haut jusqu'à ce que le disque 4 entre en contact avec l'anneau 9. Pendant ce mouvement, l'obturateur de soupape 10 est écarté de la garniture 11 et du siège 12 qui reste dans sa position puisqu'il s'applique contre l'élément 3. Ainsi une liaison est établie entre le raccord A3 et le volume 17 et en outre, par l'intermédiaire du trou 16, le raccord AI. Un écoulement s'établit entre A1 et A3 et il est maintenu jusqu'à ce que la pression dans A1 ait atteint la valeur de service réglée.Le diaphragme 1 a alors atteint sa position normale de sorte que l'obturateur de soupape 10 s'applique à nouveau de façon étanche contre le siège 11, si la liaison avec le raccord A3 est interrompue. Dans ce mode de régulation, aucune liaison n'est établie avec le raccord A2. Le fonctionnement correspond au mode d'économie décritdans le préambule. En fonction de la capacité qu'on désire obtenir pour différents écoulements, il est possible d'apporter différentes modifications en ce qui concerne la conception des éléments de détail en vue d'obtenir des sections de passage suffisantes et des qualités appropriées de régulation. On a représenté sur la figure 2, un exemple d'application de régulateur à trois voies décrit ci-dessus. Dans ce cas le régulateur est relié à l'installation de manière à régler la pression dans un convertisseur à froid de la manière décrite dans le préambule. Le réservoir comprend une cuve intérieure 21 et une enveloppe extérieure 22, l'espace intermédiaire étant rempli de poudre et étant mis sous vide pour assurer une isolation appropriée. Le produit est extrait de la cuve 21 par l'intermédiaire d'un évaporateur 26. Il existe également une liaison supérieure 24 et une liaison inférieure 25 avec le réservoir. Une soupape de sûreté 27 et un dispositif de remplissage 28 sont incorporés à l'installation. Le régulateur à trois voies 30 est branché par l'intermédiaire des raccords AI, A2, A3, auquel cas A2 est relié à l'évaporateur d'augmentation de pression 29. La soupape 31 est pourvue d'un clapet de non-retour empêchant un écoulement dans la mauvaise direction lorsque le régulateur fonctionne dans le mode d'économie. Lorsque la pression est inférieure à la valeur réglée, un écoulement s'établit entre A2 et Al, comme indiqué par la flèche L (mode d'augmentation de pression). Lorsque la pression devient supérieure à ia valeur de réglage, un écoulement s'établit entre Al et A3, comme indiqué par la flèche H (mode d'économie). L'agencement de la figure 2 peut être modifié en branchant le régulateur 30 entre la soupape 32 et l'augmentateur de pression 29 au lieu de le brancher en aval de cet augmentateur de presslon. Ainsi il passe du liquide à la place du gaz dans le régulateur pendant la phase d'augmentation de pression, ce qui augmente la capacité d'écoulement. Lorsque le régulateur fonctionne suivant le mode d'économie, du gaz passe dans l'augmentateur de pression dans la direction opposée. Par ailleurs, le mode de fonctionnement est le même. A l'aide de la disposition décrite plus haut, il est possible d'obtenir un régulateur présentant un mode de fonctionnement économique La détection de pression s'éffectue dans un seul raccord. Les deux autres raccords sont toujours séparés. Le réglage de la pression de service du régulateur est simple et on n'a à tourner qu'un seul bouton. Il est par conséquent impossible d'effectuer une erreur de réglage. Un mauvais fonctionnement est facile à localiser du fait qu'il n'y à qu'un régulateur à contrôler. L'installation des tubes dans le système peut être facilitée du fait qu'il existe seulement quelques branchements à réaliser. Cela permet d'obtenir, en combinaison avec le fait qu'on utilise un seul régulateur, une installation qui est considérablement moins coûteuse que les réalisations connues. -REVENDICATIONS- 10) - Régulateur, utilisable de préférence pour régler la pression dans un récipient de gaz liquéfié fortement réfrigéré, comprenant un raccord d'entrée, un premier et un second raccords de sortie séparés l'un de l'autre, un diaphragme monté dans le carter du régulateur et un ressort agissant sur le diaphragme avec une force réglable, le ressort étant réglé de fa çon que le diaphragme soit actionné par une force élastique correspondant à une pression prédéterminée désirée dans le raccord d'entrée, caractérisé en ce qu'un obturateur de soupape est monté sur le diaphragme d'une manière connue, cet obturateur étant agencé pour coopérer avec un élément monté dans le carter du régulateur et formant en combinaison avet le premier obturateur un obturateur combiné coopérant avec un siège logé dans le carter lorsque la pression dans le raccord d'entrée est inférieure à la pression réglée, une liaison étant établie entre le raccord d'entrée et le premier raccord de sortie lorsque cet obturateur combiné s'écarte du siège, ledit élément, lorsque la pression dans le raccord d'entrée est supérieure à la valeur de réglage, servant de siège pour le premier obturateur de soupape tandis que lorsque ce premier obturateur de soupape s'écarte dudit élément, une liaison est établie entre le raccord d'entrée et le second raccord de sortie. 20) - Régulateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément comprend un siège monté de façon mobile dans le carter et une liaison d'étanchéité flexible existant entre le siège et le second raccord de sortie. 30) - Régulateur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit siège comprend une cuvette cylindrique évidée dans laquelle est montée une garniture, ladite garniture étant profilée de façon à s'appuyer de façon étanche contre le siège du carter de régulateur d'une part et contre le premier obturateur de soupape d'autre part. 40) - Régulateur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ladite liaison d'étanchéité comprend un soufflet monté entre la cuvette cylindrique et le second raccord de sortie 50) - Régulateur suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'un ressort est monté dans le système à soufflet entre la cuvette et le second raccord de sortie de manière à ramener la cuvette et le soufflet vers le siège du carter de régulateur.