Brevet FR2246798A1 — publié le 19750502

L'invention concerne un tiroir à piston actionné par air comprimé par l'intermédiaire d'une valve auxiliaire, destiné à déclencher des chocs de pression, en particulier à l'aide de souffleries à jet de gaz comprimé et dans lequel le piston est maintenu de manière à pouvoir coulisser longitudinalement et à etre alimenté des deux cotés dans un corps de guidage disposé transversalement au corps du tiroir et équipé, à I'extrémité opposée au siège, d'une ouverture d'entrée et d'une ouverture de sortie d'air comprimé, reliée à la valve auxiliaire. Les tiroirs à piston définis ci-dessus sont connus et se distinguent par le fait qu'ils permettent une ouverture très rapide de la section de passage. Cela est obtenu grâce au fait que lorsque le tiroir est fermé, un bord circonférentiel du piston est seul soumis, du côté tourné vers le siège, au fluide sous pression arreté, tandis que l'autre surface du piston subit entièrement l'faction de l'air comprimé d'actionnement appliqué. Quand le tiroir est actionné et que par suite la pression de l'air d'actionnement diminue, le piston stécartant du siège moment de l'ouverture du tiroir, toute la surface du piston qui est tournée vers le siège est alimentée et il en résulte une accélération spontanée du piston en direction de sa position ouverte.Pour pouvoir à nouveau déplacer le piston en direction du siège, afin d'engendrer le mouvement ciefermeture, il est nécessaire d'appliquer au piston, à sa face opposée au siège, une plus grande pression que du coté tourné vers le siège. On peut réaliser ces conditions si l'air comprimé d'actionnement et l'air comprimé qui traverse le tiroir lorsqu'il est ouvert sont tirés d'un tuyau d'alimentation commun et si l'air comprimé qui traverse le tiroir est étranglé. lorsqu'on emploie les tiroirs à piston connus pour déclencher des chocs de pression à l'aide de souffleries à jet de gaz comprimé, on relie généralement la soufflerie à jet au tuyau d'alimen- tation par l'intermédiaire d'un accumulateur de gaz sous pression et d'un étrangleur, tandis que l'on relie au réseau d'alimentation, l'ouverture d'arrivée de l'air comprimé d'actionnement directement, mais éventuellement encore par l'intermédiaire d'un étrangleur.Avec cette disposition des tiroirs, l'actionnement de la valve auxiliaire assure un processus d'ouverture rapide de la façon décrite plus haut, tandis qu'une fois que la valve auxiliaire a été amenée à la position fermée, la pression totale de l'air comprimé d'actionnement agit très brièvement sur l'un des côtés du piston et que par contre, l'accumulation de pression dans l'accumulateur de gaz sous pression ne peut s'établir complètement que lorsque le piston a déjà atteint la position fermée. De cette manière, les deux côtés du piston sont soumis à des pressions très différentes qui, lorsque la valve auxiliaire est amenée à la position fermée, amènent le piston à s'appliquer relativement vite sur le siège, et donc à prendre la position fermée. Un domaine particulier d'application des tiroirs à piston mentionnés est celui des dispositifs de nettoyage pour filtres à gaz poussiéreux. Dans ces filtres, pour effectuer le nettoyage, on engendre temporairement un choc de pression dans les éléments de filtre, contre le sens d'écoulement du gaz à épurer en service, de sorte que les surfaces de filtre sont nettoyées dans une large mesure de la poussière adhérente. Ires tiroirs à piston connus du genre ci-dessus nécessitent, a' mesure que le mouvement d'ouverture du piston devient plus rapide, des agencements spéciaux pour freiner à nouveau le piston déplacé avec une grande énergie et le stabiliser dans la position d'ouverture. Il faut, en outre, veiller à ce que le piston n'effectue pas, autant que possible, de mouvements de va-et-vient dans la position d'ouverture, afin que des oscillations supplémentaires ne soient pas ainsi appliquées au fluide qui passe par le tiroir ouvert. Non seulement l'application d'organes d'amortissement sous la forme de ressorts progressifs cause des difficultés dtinstalla- tion et oblige'à harmoniser exactement ces organes avec la pression d'actionnement et de service de la valve dans le cas d'espèce, mais, en outre, comme on le sait, les organes d'amortissement de ce genre sont aussi soumis à une usure et dans certains cas également, à des -phénomènes de fatigue, de sorte que selon la fréquence de commande du tiroir, il est nécessaire de changer tout le dispositif et de 1' entretenir continuellement. L'invention a pour but de donner à un tiroir à piston du genre défini plus haut, une forme telle, que sans nuire à la caractéristique d'ouverture rapide, on obtienne un amortissement efficace et sans entretien du mouvement du piston pendant le processus d'ou ouverture, tout én évitant tout mouvement d'oscillation du piston. Pour résoudre le problème ci-dessus, le tiroir à piston défini plus précisément ci-dessus est caractérisé, selon l'invention, en ce que l'ouverture de sortie de l'air comprimé d'actionnement est disposée dans la paroi du corps de guidage, à proximité immédiate de la paroi frontale du piston qui est opposée au siège, quand le piston occupe sa position de fermeture et que, pendant le mouvement d'ouverture du piston, elle peut etre fermée par celui-ci. Grâce à la structure nouvelle du tiroir à piston, une fois que le piston s'est écarté du siège, le piston se déplace spontanément en direction de sa position ouverte par suite de l'ouverture de la valve auxiliaire, mais pendant ce mouvement, il est freiné par le fait qu'il cause lui-même la fermeture de l'ouverture de sortie de l'air comprimé d'actionnement, puisqu 1il se constitue dans le corps de guidage, du côté opposé au siège, un volume tampon qui est continuellement diminue par le mouvement du piston, de sorte que sa pression est accrue.Il ne se produit pas une augmentation brusque de la pression, mais une augmentation continue, parce que le piston ne ferme pas spontanément l'ouverture de sortie, mais la ferme graduellement au cours~de son mouvement d'ouverture, de sorte que du c8té opposé au siège, il se produit une augmentation progressive de la pression, due au fait que, d'une part, le volume de la cavité remplie d'air comprimé est diminué par le mouvement du piston et que, d'autre part, la section de sortie de l'air comprimé d'actionnement est réduite et qu'un nouvel afflux d'air comprimé d'actionnement par l'ou- verture d'entrée devient possible, de sorte que dans le corps de guidage, il se constitue une pression telle, qu'elle équilibre la pression qui règne sur le piston du côté du siège. Sans moyens auxiliaires supplémentaires de commande de pression prévus du côté d'ac tiognement, le piston prend une position dans laquelle une partie déterminée de I'ouverture de sortie reste non fermée par le piston, de sorte que du côté d'actionnement, il s'établit à cause de l'air d'actionnement qui entre et qui sort, une pression correspondant à celle qui règne sur le piston du côté du siege. Pour obtenir une ouverture rapide du tiroir afin de déclencher des chocs de pression, il est avantageux, selon un mode d'exé cution particulier de l'invention, que les sections de passage de l'ouverture de sortie et de la valve auxiliaire ouverte représentent au moins 1/1Q0 et de préférence environ 1/15 de la section de passage du tiroir à piston ouvert.De cette manière, on obtient un échappement rapide de l'air d'actionnement après l'ouverture de la valve auxiliaire, de sorte qu'en trams peu de temps, la pression du fluide arrêté, appliquée au bord du piston du côté du siège, dépasse la pression de fermeture du piston et que l'on obtient, au moins jusqu'à ce que l'ouverture de sortie soit presque complètement fermée par le piston, un mouvement d'ouverture très rapide du piston et donc une libération spontanée de la section de passage du tiroir. Belon un mode d'exécution, on obtient un effet d'amortissement particulièrement avantageux du piston une fois que le tiroir a été ouvert, si un tuyau ou un conduit ayant une petite section en comparaison de l'ouverture de sortie d'air comprimé est prévu entre ltouverture de sortie et la région de la paroi frontale du corps de guidage. Dans ce mode d'exécution, pendant son mouvement d'ouverture, le piston peut balayer et fermer toute l'ouverture de sortie pour etre ensuite amené à la position complètement ouverte, puisque la cavité de pression comprise entre le piston et la paroi frontale du corps de guidage reste en communication avec l'ouverture de sortie par le tuyau ou le conduit mentionné, mais que par suite de la petite section, il en résulte un amortissement du mouvement du piston pendant le processus d'ouverture.En donnant une dimension appropriée au tuyau ou conduit, on peut déterminer dans une large mesure, le déroulement du mouvement du piston et éviter au moins avec certitude, un choc rude du piston contre la paroi frontale du corps de guidage. il est particulièrement avantageux qu'un étrangleur de préférence règlable, soit disposé dans le tuyau ou conduit reliant la région de la paroi frontale du corps de guidage à l'ouverture de sortie. Un tel étrangleur permet d'adapter le tiroir aux conditions de service du cas d'espèce et de veiller à exclure complètement, avec certitude, un choc du piston contre la paroi frontale du corps de guidage. Dans les tiroirs à piston à fonctionnement aussi rapide, étant donné la fréquence d'actionnement du tiroir, le guidage du piston dans son corps a une importance particulière. Selon l'invention, afin d'obtenir des conditions de fonctionnement avantageuses à ce point de vue, le piston est guidé de façon étanche dans le corps de guidage au moyen de segments formés d'une composition de tétrafluoréthylène et de charbon. Il est apparu qu'au bout d'un certain temps de rodage d'un piston muni de segments de ce genre, et malgré le balayage de l'ouverture de sortie, il ne se produit pas d'usure mesurable des segments et quten vertu des propriétés autolubrifiantes de la matière, dont sont formés les segments, on peut éviter les additions dthuile dans l'air comprime. Il est avantageux que l'ouverture d'entrée de l'air comprimé d'actionnement soit équipée d'un étrangleur ou soit reliée à un tuyau d'amenée muni d'un étrangleur. On arrive ainsi à ce que, quand la valve auxiliaire est ouverte, il afflue une petite quantité seulement d'air comprimé à laquelle on peut cependant donner une grandeur suffisante pour assurer, après la fermeture de la valve auxiliaire, le passage du piston à la position fermée en un laps de temps relativement court. Au lieu dune ouverture de sortie reliée à l'alésage du corps ou au tuyau menant à la région de la paroi frontale du corps de guidage, dans un mode d'exécution particulier du tiroir nouveau, l'ouverture de sortie peut déboucher vers l'intérieur du corps de guidage,- sous là forme d'une fente longitudinale située dans la direction de mouvement du piston.Dans ce mode d'esécution, à mesure que le mouvement de balayage de la fente longitudinale par le piston augmente, pendant le mouvement d'ouverture de celui-ci, un étranglement accru est appliqué à l'air comprimé d'actionnement qui s'échappe et de cette manière,.on obtient un accroissement graduel de la pression dans le corps de guidage par suite de la course du piston, ce qui entratne un amortissement du mouvement du piston, de façon analogue à ce que l'on a décrit à propos du conduit ou tuyau du corps, entre l'ouverture de sortie et la région de la paroi frontale du corps. On peut aussi obtenir un accroissement progressif de pression dans le cas d'une fente longitudinale, si celle-ci présente une section décroissante en direction de la paroi frontale du corps de guidage.Quand une telle fente longitudinale est prévue comme embouchure de l'ouverture de sortie à l'intérieur du corps de- gui- dage, on ne peut pas régler différentes sections d'étranglement ainsi qu'il est possible lorsqu'un étrangleur interchangeable est prévu dans un tuyau ou conduit entre l'ouverture de sortie èt la région de la paroi frontale du corps. Ire dessin représente schématiquement et partiellement en coupe, un exemple d'erécution du nouveau tiroir à piston en combinaison avec un accumulateur de gaz sous pression. Sur le dessin, le corps de tiroir 1 est relié du côté de l'entrée à un accumulateur de pression 3, par l'intermédiaire d'un manchon de liaison 2. Du côté de la sortie est prévue une perforation filetée ou d'obturation 4, à laquelle peut être raccordée une buse d'une soufflerie à jet. Le corps de tiroir 1 est exécuté de la façon usuelle et présente le siège 3f sur lequel le piston 4' s'appuie dans la position fermée. Le piston 4' est maintenu dans un corps de guidage 5, de manière à pouvoir coulisser longitudinalement, mais avec étanchéité. Ie corps de guidage 5 est relié de façon amovible au corps de tiroir 1 et présente, à sa paroi frontale 6 opposée au siège, une ouverture d'entrée 7, qui est reliée à un tuyau d'arrivée d'air comprimé d'ac- tionnement 8. En outre, dans le corps de guidage 5 est prévue, im médiatement au-dessus de la paroi frontale du piston 4', à l'oppose du siège 3', une ouverture de sortie d'air comprimé 9. A l'ouverture 9 se raccorde une valve auxiliaire 10 qui, dans l'état ouvert, libère une section d'écoulement au moins égale à la section de l'ouverture de sortie 9, de sorte que lorsque la valve auxiliaire 10 est ouverte, l'air comprimé d'actionnement peut s'échapper relativement vite. La valve auxiliaire 10 peut etre prévue soit sous la forme d'une valve actionnée électromagnétiquement, soit sous la forme d'une valve actionnée à l'air comprimé. L'ouverture d'entrée 7 de la paroi frontale 6 du corps de guidage 5 est munie d'un étrangleur 11, qui est de préférence disposé de façon interchangeable dans l'ouverture d'entrée, de sorte que l'on peut adapter le tiroir aux différentes conditions de fonctionnement. On voit, en outre, par la figure que l'ouverture de sortie 9 communique librement par des conduits 12 et 13 faisant un angle entre eux, avec la région de paroi frontale du corps de guidage 5. Les conduits 12 et 13 sont fermés vers l'extérieur par des vis étanches 14 et 15. En outre, dans le conduit 12 est diposé un étrangleur interchangeable ou règlable 16, dont le fonctionnement sera expliqué en détail plus loin. Ire piston 4' est muni de segments 17 et 18 formés d'une composition de tétrafluoréthylène et de charbon et maintenu de manière à pouvoir coulisser, grâce à ces segments autolubrifiants, à l'intérieur du corps de guidage 5. Du cowté tourné vers le siège 3', la paroi frontale du piston 4' est formée d'un disque 20 muni dtun anneau de joint 19 et qui, dans la position de fermeture représentée, dépasse extérieurement le siège 3' du corps de tiroir 1 par une région marginale étroite 21. L'accumulateur de gaz sous pression 3 est relié, par l'intermédiaire d'un étrangleur 22 et d'un tuyau d'amenée 23, à un tuyau d'alimentation en air comprimé 24. Au tuyau d'amenée 23 est aussi relié le tuyau d'arrivée 8 de l'air comprimé d'actionnement qui est amené par l'ouverture d'entrée 7 à l'intérieur du corps de guidage 5. Dans le mode d'exécution représenté, le tiroir fonctionne commesuit Quand la valve auxiliaire 10 est fermée, le piston 4 est maintenu dans la position fermée, représentée, par l'air comprimé d'actionnement introduit dans le corps de guidage 5 par le tuyau d'arrivée 8 et ltouserture d'entrée 7. Dans cette position fermée, la pression qui règne dans l'accumulateur se fait sentir simplement sur le bord 21 du disque 20 du piston, de sorte que dans l'état statique, la pression étant égale dans l'accumulateur et dans le corps de guidage 58 le piston 4' est poussé contre le siège 31 du corps de tiroir 1 avWc une force relativement grande. Pour ouvrir le tiroir à piston, on fait passer la valve auxiliairé 10 à la position ouverte, ce qui fait que l'air comprimé d'actionnement qui se trouve dans le corps de guidage 5 peut, à condition que l'ouverture de sortie 9 et la section d'ouverture de la valve auxiliaire 10 soient convenablement calées, s'échapper très rapidement, de sorte que la pression d'actionnement qui agit sur le piston dimvnue-d'autant plus vite. L'étrangleur Il empêche que la pression ne soit maintenue par un afflux persistant d'air comprimé d'actionnement, puisqu'il ne permet que l'afflux, à l'intrieur du corps de guidage 5,-d'une quantité relativement faible d'air comprimé par unité de temps.Quand l'air comprimé qui agit sur le bord en saillie 21 du disque 20 du piston exerce sur le piston wne force plus grande que la pression d'actionnement qui agit sur la face frontale opposée du piston, le piston 4' s'écarte du siège 3' et au moment où il s'écarte, il est soumis à la pression totale du fluide qui se trouve dans l'accumulateur, de sorte qu'il se meut avec une très grande accélération et une grande vitesse, en direction de la paroi frontale du corps de guidage 5.Pendant le mouvement d'ouverture, le piston 4t balaie l'ouverture de sortie 9 et la ferme, de sorte qu'entre la paroi frontale 6 du corps de guidage 5 et le piston 4', il se forme un volume tampon qui ne peut plus arriver à l'ouverture de sortie 9 qu'en passant par les conduits 13 et 12 et l'étrangleur disposé dans-le conduit 12, pour parvenir ensuite dans l'atmosphère par la valve auxiliaire 10 ouverte.Le piston 4' comprime ainsi l'air comprimé qui se trouve dans le corps 5 et, par dissipation de son énergie cinétique, son mouvement est amorti et, grâce à la dimension appropriée donnée à l'étrangleur 16 et aussi à l'étrangleur 11 de l'ouverture d'entrée, le mouvement du piston subit un ralentissement tel qu'il n'exécute plus de mouvements d'oscillation, mais que son mouvement est simplement ralenti jusqu > à ce qu'il occupe la position finale, éventuellement après s'outre appliqué contre la paroi frontale 6 du corps de guidage 5. Grâce à une disposition appropriée de l'ouverture de sortie, le ralentissement du mouvement du piston se produit seulement à un moment où celui-ci, en s'écartant du siège 3', a libéré une ouverture de passage qui correspond au moins à la section des ouvertures d'entrée et de sortie du corps de tiroir 1. Pour assurer une ouverture aussi rapide que possible du tiroir par un mouvement initialement rapide du piston, i1 faut que la section de passage de l'ouverture de sortie 9 et aussi de la valve auxiliaire 10 soit d'un ordre de grandeur représentant au moins 1/10 à 1/4 de la section libre de passage du tiroir ouvert. Par suite du mouvement d'ouverture très rapide du piston 4', la section de passage du tiroir s'ouvre d'autant plus rapidement, de sorte n'un choc de pression est engendré par le fait que l'accumulateur de gaz sous pression se vide. Pour faire passer le piston 4' à la position fermée, on ferme la valve auxiliaire 10, de sorte qu'il se constitue une pression correspondante dans le corps de guidage 5, entre le piston 4' et la paroi frontale 6 du corps. La force exercée par cette pression sur le piston dépasse très rapidement la force engendrée par la contrepression, car dans l'accumulateur de gaz sous pression, il ne peut se produire qu'un accroissement très graduel de pression par suite de l'étrangleur 22 et aussi par suite du grand volume de l'accumulateur.Aussitôt que le piston 4 s'applique par l'anneau de joint 19 sur le siège 3t, la pression qui règne dans l'accumulateur de gaz sous pression n' agit plus que sur le bord 21 du disque 20 du piston, tandis que de l'autre côté du piston, toute la pression de l'air comprimé d'actionnement agit et que par suite, le piston est poussé fermement sur le siège 3'. Quand le tiroir à piston est en position fermée, l'accumulateur de gaz sous pression peut etre rempli d'air comprimé dans une mesure telle, que sa pression intérieure corresponde à la pression de l'air comprimé d'actionnement et que l'état initial décrit soit ainsi à nouveau atteint Etant donné qu'il faut s'efforcer d'obtenir un mouvement -rapide du piston lors de l'ouverture du tiroir, il est à conseiller de donner au piston une forme particulièrement légère, éventuellement creuse. -REVENDI CATI0N8- 1. Tiroir à piston actionné par air comprimé par l'intermédiaire d'une valve auxiliaire, destiné à déclencher des chocs de pression, en particulier à l'aide de souffleries à jet de gaz com- primé et dans lequel le piston est maintenu de manière à pouvoir coulisser longitudinalement et à être alimenté des deux côtés dans un corps de guidage disposé transversalement au corps de tiroir et équipé, à l'extrémité opposée au siège, d'une ouverture d'entrée et d'une ouverture de sortie d'air comprimé, reliée à la valve auxiliaire, tiroir caractérisé en ce que l'ouverture de sortie de l'air comprimé d'actionnement est disposée dans la paroi du corps de guidage, à proximité immédiate de la paroi frontale du piston qui est opposée au siège, quand le piston occupe sa position de fermeture et que, pendant le mouvement d'ouverture du piston, elle peut eA;tre fermée par celui-ci. 2. Tiroir selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sections de passage de l'ouverture de sortie et de la valve auxiliaire ouverte représentent au moins 1/100 et due préférence, environ 1/15 de la section de passage du tiroir à piston ouvert. 3. Tiroir selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'un tuyau ou un conduit ayant une petite section en comparaison de l'ouverture de sortie d'air comprimé est prévu entre l'ouverture de sortie et la région de la paroi frontale du corps de guidage. 4. Tiroir selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un étrangleur, de préférence, règlable est disposé dans le tuyau ou conduit reliant la région de la paroi frontale du corps de guidage à l'ouverture de sortie. 5. Tiroir selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le piston est guidé de façon étanche dans le corps de guidage au moyen de segments formés d'une composition de tétrafluoréthylène et de charbon. 6. Tiroir selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'ouverture d'entrée de l'air comprimé d'actionnement est équipée d'un étrangleur ou est reliée à un tuyau d'amenée muni d'un étrangleur. 7. Tiroir selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ouverture de sortie débouche, vers l'intérieur du corps de guidage, sous la forme d'une fente longitudinale située dans la direction de mouvement du piston. 8. Tiroir selon la revendication 7, caractérisé en ce que la fente longitudinale présente une section décroissante en direction de la paroi frontale du corps de guidage