Brevet FR2245898A1 — publié le 19750425

l'invention a pour objet un procédé et un dispositif pour la protection es conduits tubulaires contre l'effet des pressions intérieures excessives, cette protection étant assurée par une soupape de réglage b commande pneumatique. Si un courant liquide est freiné dans une canali- sation telle qutun oléoduc, par exemple, à la suite de la fermeture d'un organe de retenue ou de l'arreAt dlune pompe, il peut se produire des accroissements de pression inadmis ailles. un procédé connu de limitation des accroissements de pression consiste à intercaler une soupape de sécurité qui s'ouvre au moment du dépassement d'une pression déterminée, dite pression de déclenohement, de manière à limiter l'accriesement de pression en dérivant tout ou partie du courant liquide. on connait des soupapes de sécurité dont l'organe de fermeture est repoussé sur son siège par une force élastique réglable. De telles soupapes de sécurité s'ouvrent dès que la force exercée par la pression intérieure multipliée par la section droite effective de l'organe de fermeture dépasse la force élastique Il existe également des soupapes de sécurité soumises non plus à lsaction d'un ressert, mais à une pression gazeuse appliquée à une membrane ou à un piston. on connaît encore des soupapes de sécurité qui s 'ouvrent sous l'action d'une soupape dite pilote dès que le seuil de déclenchement de cette dernière est atteint Les dispositifs connus rappelés ci-dessus présentent les inconvénients suivants a) le seuil de déclenchement doit etre réglé sur la pression intérieure de la canalisation en tenant compte d'un intervalle de sécurité ; la soupape de sécurité ne commence donc à s'ouvrir que lorsque l'onde de pression est déjà proche de la valeur admise; b) 1'organe de sécurité soumis à une pression gazeuse nécessite pour de fortes pressions dans la canalisation la présence d'une source de gaz susceptible de fournir des pressions de grandeur au moins correspondante. Il faut donc satisfaire aux conditions suivantes pour l'établissement d'un dispositif de sécurité écartant les inconvénients ci-dessusa îo la soupape doitssouvrtr aussitôt qu'un seuil déterminé réglable de la vitesse d'accroissement de pression est franchi; 20 les modifications de pression dans la canalisation dont la dérivée dans le temps n'atteint pas cette valeur doivent agir de telle manière qu'un réglage de la pression de déclenchement assure l'équilibre des forces dans la soupape ; ainsi, l'on arrive à ce que la soupape soit ouverte directement par des modifiuations très rapides de la pression, au cas où ladite soupape ne serait pas ouverte assez vite pour satisfaire à la condition (10) go au cas ou le dispositif est commandé pneumatiquement, il faut que lson puisse assurer une alimentation à partir d'un réseau normal de bassesjpressions; 40 la soupape doit, de plus, être déclenchée pour un seuil de pression supérieur réglable. Toutes ces conditions sont satisfaites conformément à l'invention, grâce à ce que, pour assurer une amélioration de la caraetéristique de réglage, la pression intérieure réelle dans la canalisation est transformée, par un régulateur réglable de l'allure de la pression, comportant un organe multiplicateur et un organe additionneur, en une dépression agissant su#r l'organe de réglage; après quoi, la valeur transformée est différenciée et comparée à une valeur théorique pour servir au cas d'un dépassement de cette valeur théorique, à une ventilation et, en cas d'une chute audessous de cette valeur, à un réglage de la pression commandant 1' organe ds réglage. 'ouverture immédiate de la soupape est avantageusement obtenue par le fait que la force agissant sur l'organe de réglage est maintenue par le régulateur de l'allure de la pression en équilibre avec la force déterminant l'ouverture. L'organe additionne@@ produit une certaine pression dans le sens de la fermeture de la soupape de réglage, de telle sorte que lson n'agit pas d'une manière précise, mais en un point instable de la gamme de fonctionnement. un avantage complémentaire du réglage de lrallure de la pression consiste en ce qu'il permet d'utiliser une pression de commande ou de déclenchement faible, ce qui facilite la distribution de l'énergie auxiliaire. l'équilibre entre la force tendant à ouvrir la tête de soupape et la force tendant à la fermer amène la soupape pouvoir 'ou- vrir lors d'un accroissement très rapide de la pression, meme lorsque le dispositif de différenciation et de comparaison ne réagit pas assez vite et est défaillant, Une sécurité supplémentaire contre toute défaillance de ce dispositif de différenciation et de comparaison et du régulateur de l'allure de la pression est obtenue par le fait que la pression de commande est réglée sur une valeur limite par un régulateur de pression on arrive ainii à ce que la soupape s'ouvre automatiquement au moment du dépasse ment de la valeur admissible de la pression intérieure dans la canalisation En cas de défaillance de 1 'énergie auxiliaire, la sécurité est maintenue grâce à ce qu'un dispositif de surveillance de la pression supprime l'amenée d'air et accouple directement le régulateur de pression avec la commande Se fonctionnement du dispositif de diffOrenciation et de comparaison et du régulateur du rapport despressions ainsi que du dispositif de surveillance de la pression peut être assuré aussi bien par voie pneumatique que par voie électrique. on va maintenant décrire l'invention avec plus de détails en se référant aux dessins ci-joints sur lesquels la fig. 7 est un schéma d'une forme d'exécution d'un dispositif pneumatique servant à l'exécution du procédé préconisé. La fig. 2 ebt un schéma d'une variante électropneumatique. pour assurer la sécurité de la canalisation, on utilise une soupape 1 à commande pneumatique en 2. le rapport entre la surface soumise à la charge sur la tête de soupape 3 et la surface 4 sur laquelle s'applique la pression de commande#est égal au rapport entre la pression maxima disponible dans la chambre 5 où règne la pression de commande et la pression de service maxima appliquée à la tubulure d'entrée 6 de la soupape La valeur de la pression dans cette tubulure 6 est transformée par le régulateur 7 de l'allure des pressions en une valeur de pression d'air des rée.Le- fonctionnement du régulateur d'allure 7 comporte une multiplication et une addition, ces deux Opérations étant réglables et appliquées au fléau du comparateur de forces du régulateur, l'amplificateur de puissance fait en sorte qusun volume d'air suffisant scit disponible pour la commande pneu matique. Te rapport des pressions entre l'entrée et la sortie de cet amplificateur de puissance est normalement égal à l'unité, mais la pression de sortie est limitée à une valeur d#terminée par le régulateur de pression 9, ce régulateur de pression servant à régler le seuil de pression à considérer. l'importance d'une onde de pression pénétrant dans la tubulure 6 est déterminée au moyen du dispositif de différenciation et de comparaison 10 et lorsque le seuil de la vitesse d'accroissement de la pression, tel qu'il'a été réglé par l'organe de réglage qi de l'élément du diaphragme ou par la soupape d'étranglement 121 est dépassé, la chambre 5 ou règne la pression de commande se trouve ventilée par la soupape à trois voies 13, de telle sorte que la soupape 1 s'ouvre.Après l'amortissement de l'onde de pressionrla chambre 5 est ventilée par l'intermédiaire de la soupape à trois voies 13, de 'telle sorte que la'soupape 1 se referme. les soupapes d'admission d'air et de ventilation sont réglables par les soupapes d'étranglement 14 et 15 Au cas d'une défaillance dans l'alimentation en air, le dispositif' de surveillance de la pression de l'air associé à la soupape 17 supprime toute admission ultérieure d'air De plus, les soupapes à trois voies 18 et 19 relient alors directement la sortie du régulateur de pression 9 à la chambre de commande 5 l'ensemble du dispositif de sécurité comprend en ccresen plus des éléments déjà mentionnés, la soupape de retenue 20, le réservoir à air 21, le régulateur de pression 22 et, éventuellement, 'un récipient intermédiaire 23. Ce dernier devient nécessaire lorsque le fluide passant dans la tubulure 6 n'est pas le même que le fluide hydraulique sous pression utilisé dans le régulateur de l'allure, de la pression7. le mode d'exécution suivant la fig. 2 se distingue de celui conforme à la fig. 1 par le fait que les soupapes à trois voies I3a, 18a et 19a sont commandées par voie élec tromagnetique. Le dispositif de surveillance de la pression dé l'air 16a est, dans ce cas, constitué par un organe électromagnétique. Le regulateur de l'allure de la pression comporte un organe d'entrée 24 qui transforme la pression PE à surveiller en un signal électrique tel qu'un courant i et un organe de sortie 25 qui transforme à nouveau le signal i en un signal pneumatique PA, de telle sorte que la puissance est amplifiée d'une manière correspondant au flux d'air nécessaire à la ventilation de la chambre de com- mande 2. Le signal i est transmis de plus au dispositif de différenciation et de comparaison lova. Celui-ci comprend par exemple un organe différenciateur 26 et une bascule Schmitt 27. Si la vitesse d'accroissement de la pression dp/dt dépasse la valeur limite définie en 26 ou en 27 I'électroaimant commandant la soupape à trois voies 13 se trouve excité et la soupape 1 est actionnée comme dans le cas de la fig. . En cas de difaillance de l'alimentation en air, c'est-à-dire, lorsque la pression dans l'amenée d'air tombe au.dessous de la valeur limite ou bien, dans le cas de défaillance de l'énergie électrique, l'énergie électrique alimentant les soupapes électromagnétiques à trois voies 18a et 19a est coupée, de telle sorte que ces dernières soupapes assurent, à ce moment, la liaison directe entre la sortie du régulateur de pression 9 et la chambre de commande 5 Le procédé et le dispositif conformes à 17inven- tion provoquent ainsi avantageusement un déclenchement immédiat de 11 organe de réglage au cas d'une élévation rapide de la pression. La superposition du réglage de la valeur limite de la pression de commande assure une surveillance supplémentaire de la pression proprement dite dans le conduit de la canalisation en empechant toute modification lente allant jusqu'au dépassement d'une valeur maxima limite. Cette valeur maxima peut d'ailleurs être réglée d'une manière complémentaire en fonction du niveau du poste de surveillance. R B Y B N DII C A T I O N 1 procédé assurant la sécurité des canalisations contre les pressions intérieures excessives au moyen d'une soupape de réglage à commande pneumatique, ce procédé étant caractérisé par le fait que, pour améliorer la caractéristique de réglage, on transforme la valeur de la pression intérieure réelle dans la canalisation, au moyen d'un regula- teur réglable de l'allure de la pression, comportant des organes multiplicateur et additionneur, de manière à obtenir une chute de la pression agissant sur l'organe de réglage, tandis que cette pression sortant du régulateur est différenciée et comparée a une valeur nominale pour servir, en cas de dépassement de cette valeur nominale, à la ventilation de la pression de commande agissant sur l'organe de réglage et, en cas d'abaissement au-dessous de cette valeur nominale,à une modification correspondante de ladite pression de commande 2. procédé suivant la revendication , caractérisé par le fait que la pression agissant sur la soupape de réglage est réglée à une valeur limite qui est fonction de la pression intérieure admissible dans la canalisation à surveiller 3.Dispositif pour assurer la sécurité des canalisations contre les pressions intérieures excessives, au moyen dune soupape de réglage à commande pneuiatique, ce dispositif étant caractérisé par le fait qu'en vue d'une amélioration de la caractéristique de réglage, la tête de la sou- pape de réglage est commandée par un dispositif de pression pneumatique lié lui-même par l'intermédiaire de soupapes de commande à un dispositif de différenciation et de comparaison et par lgintermédiaire d'un régulateur de l'allure de la pression à la canalisation à surveiller. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que le réglage de la pression de commande est effectué,sur une-valeur limite dans le conduit amenant la pression de-commande, par des moyens complémentaires formant régulateur de pression. So Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé par le fait qu'en amont du régulateur de pression se trouve un réservoir de sécurité avec une soupape de retenue tandis qu'un dispositif de surveillance de la pression est monté en parallèle avec ce réservoir d? sécurité et qu'une soupape d'arrêt pour le régulateur de l'allure de la pression est prévue au-delà de ces organes en même temps que deux soupapes X trois voies intercalées entre le régulateur de pression et la commande de la dépression agissant sur la soupape de réglage 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que les organes du dispositif de différenciation et de comparaison ainsi que ceux du régulateur de ltallure de la pression sont constitués par des éléments pneumatiques au électriques.