Brevet FR2219087A1 — publié le 19740920

La présente invention se rapporte à un dispositif de fermeture pour réservoir, de préférence pour citerne mobile ou fixe, permettant de soutirer un fluide de cette citerne ou de l'y introduire, ce dispositif de fermeture comportant une soupape de soutirage et de remplissage montée dans le fond du réservoir et une soupape de sortie d'air et d'entrée d'air prévue au sommet de ce réservoir. Dans les wagons-citernes ferroviaires, il est habituel de manoeuvrer le dispositif de fermeture de la citerne, qui est avantageusement prévu au point le plus bas de cette citerne, à l'aide de moyen de manoeuvre prévus latéralement sur le châssis du wagon. Ces moyens de manoeuvre sont habituellement prévus sur les deux côtés du wagon-citerne. Lorsque ces organes sont couplés entre eux, ils sont dans la plupart des cas dépourvus de dispositif indicateur de position. Dans les cas où il n'est prévu aucun couplage des deux moyens de manoeuvre mais où il existe un dispositif indicateur de position, cet indicateur ne donne une indication correcte que sur le c8té sur lequel la manoeuvre a été exécutée. Par ailleurs, dans ce cas, les deux manoeuvres successives, par exemple l'ouverture et la fermeture doivent être exécutées sur le même côté. le but de l'invention est de réaliser un dispositif de fermeture du type mentionné plus haut dans lequel les moyens de manoeuvre soient positivement couplés de manière que le personnel dispose en tous les points de manoeuvre ou de raccordement, de dispositifs indicateurs de position qui indiquent correctement la position des moyens de commande. le dispositif de fermeture de réservoir suivant l'invention est caractérisé ; a) la soupape de soutirage ou de remplissage comporte un arbre d'entratnement pratiquement horizontal, qui est disposé au-dessous de ses organes de fermeture, porte un excentrique et est prolongé par un arbre de transmission qui, de son côté, porte à son extrémité des moyens de manoeuvre du dispositif de fermeture et des moyens indicateurs de position; b) une première tige de soupape, qui porte les éléments mobiles des organes de fermeture de la soupape de soutirage et de remplissage, présente à l'une de ses extrémités, une plaque de commande de la soupape qui peut être mise en prise avec l'excentrique et c) l'autre extrémité de ladite première tige de soupape, est raccordée à une tringlerie de commande qui établit une liaison avec une deuxième tige de soupape, qui porte les éléments mobi les des organes de fermeture de la soupape de sortie d'air et d'en trée d'air, de manière que le déplacement longitudinal initial de la première tige de soupape détermine un déplacement longitudinal, fonction du premier, de la deuxième tige de soupape et que, lorsqu'on ouvrè la soupape de soutirage ou de remplissage, l'orifice d'entrée de la soupape de sortie d'air et d'entrée d'air soit positivement libéré. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparat- tront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, - la Fig. 1 représente les éléments du dispositif de fermeture de réservoir suivant l'invention sur une coupe transversale de la citerne d'un wagon-citerne; - la Pig. 2 représente les éléments essentiels du dispositif de fermeture de la Fig. 1, suivant une vue prise dans un plan perpendiculaire au plan de la Pig. 1, et en partie en coupe; - la Pig. 3 est une coupe représentant des détails de la soupape de soutirage et de remplissage du dispositif de fermeture de réservoir suivant la Pig. 1; et - la Fig. 4 est une vue en coupe représentant des détails de la soupape de sortie d'air et d'entrée d'air du dispositif de fermeture de réservoir de la Fig. 1. La citerne 1 d'un wagon-cirne est représentée schématiquement sur les Fig. 1 et 2 avec arrachements pour des raisons de place. Les longerons 2 et 2' de ce wagon citerne sont également représentés sur cette Fig. 2 sous une forme schématique et uniquement dans leur fonction d'organes porteurs des éléments de la fermeture suivant l'invention. Les Pig. 1 et 2 représentent en particulier le mode de disposition des éléments du dispositif de fermeture et de ses organes de commande dans leur application à une citerne à axe horizontal.La référence 3 indique dans son ensemble la soupape de soutirage et de remplissage, que l'on appellera dans la suite pour abréger soupape centrale, et qui est disposée sous la citerne 1 tandis que la référence 4 désigne la soupape de sortie d'air et d'entrée d'air, qui sera appelée dans laite pour abréger soupape de pression et de dépression, du dispositif de fermeture de citerne suivant l'invention. La-soupape de pression et de dépression est montée suivant les génératrices supérieures de la citerne 1, dans une tubulure de mon tage 5 munie d'une bride. A l'extrémité inférieure de la soupape centrale 3, est raccordé, par l'intermédiaire d'une tubulure de raccordement 6, un tuyau d'écoulement 7 dont les extrémités des deux côtés sont munies de brides 8, 8' et suspendues aux longerons 2,2' du wagon à l'aide de pattes de liaison 9, 9'. le tuyau d'écoulement 7 est fermé à chacune de ses deux extrémités par un robinet 1C, 10' à tournant sphérique et muni d'un chapeau 11 ou l1'de fermeture de sécurité. On a également représenté en 12', 12', et également avec arrachement pour des considérations de place, les arbres de transmission de la soupape centrale 3, qui sont reliées, par l'intermédiaire de joints universel 13, 13' et 14, 14' d'une part, à la soupape centrale 3 ou plus précisément à son arbre de commande 31 (Fig. 1 à 3) et, d'autre part, à des mécanismes de manoeuvre 15, 15' prévus respectivement sur les deux eôtés du wagon-citerne.Ainsi qu'il ressort de la vue en coupe donnée à droite sur la Fig. 1 et en partie de la vue en élévation de la Pig. 2, ces mécanismesdè manoeuvre comprennent un bloc-palier 16 qui est relié au longeron 2, 2' correspondant et dans lequel tourillonne un arbre 17. Cet arbre porte, à l'une de ses extrémités, le joint universel 14, 14' et, à l'autre, un levier de manoeuvre à un seul bras 18, 18', qui est calé sur cet arbre au moyen d'une goupille dbn représentée. Le levier de manoeuvre 18 peut tourner d'un angle d'environ 2000, entre deux tiges de butée 19, 19' qui sont elles aussi fixées au longeron 2, 2' correspondant. La raison pour laquelle on a choisi de pouvoir faire tourner le levier de manoeuvre 18 de plus de 1800 est expliquée plus loin avec référence à la Fig. 3. On a également représenté aux Fig. 1 et 2 une tringlerie de commande 20 qui établit une liaison entre les éléments mobiles (qui seront décrits également plus loin) de la soupape centrale 3 et les éléments mobiles de la soupape de pression et de dépression 4 sur la tige de soupape 37-représentée à la Fig.3, est embotté un tube 21 qui porte une chape de guidage 22 à son extrémité supérieure. Un culbuteur 23 est articulé au moyen d'un axe 24 dans cette fourchette 22. Ce culbuteur 23 oscille lui-même sur un axe 25 qui tourillonne dans un étrier 26 fixé à la tubulure de montage So L'extrémité libre 27 du levier 23 porte un doigt 28 qui est engagé dans l'ouverture d'un étrier en U 29 en-fil rond, monté à l'extrémité inférieure de la ti ge 81 (Pig. 4) de la soupape. On décrira plus loin le mode de fonctionnement de la tringlerie dé commande 20, qui, par l'intervention du levier culbuteur 23, détermine une inversion de sens de mouvement entre l'une et l'autre des tiges de soupapes 37 et 81 reliées à ce levier (voir flèches Â et B Fig.2) La Fig. 3 est une coupe axiale de la soupape centrale prise perpendiculairement au plan de la Fig. 1 .Cette vue montre l'arbre d' entratnement 31, déjà mentionné plus haut, auquel les arbres de, trans- mission 12, 12' de gauche et de droite (Fig.l) sont couplés par des joints à croisillon 13, 13'. L'arbre d'entraSnement 31 porte un excentrique 32 dont le moyeu 33 est calé sur 11 arbre 31 par une goupille. La Fig. 3 montre la position de l'excentrique qui correspond à la position fermée de la soupape, et dans laquelle il subsiste un Jeu d'environ 2mm entre la périphérie 34 de l'excentrique et la surface de portée 35 d'une plaque 36 de commande de la soupape. Cette plaque 36 est fixée rigidement à la tige de la soupape 37, et elle soulève cette tige dès que, sous l'effet d'une modification suffisamment grande de la position angulaire du disque 32 de l'excentrique, à partir de la position de repos représentée, elle entre en contact avec ce disque.L'arbre 31, l'excentrique 32 et la plaque 36 de commande de la soupape se trouvent dans la tubulure de sortie 38 de la soupape centrale 3, tubulure qui est elle-même reliée, d'une part, à la tubulure de raccordement 6 du tuyau d'écoulement 7 par un assemblage à brides 39, et, d'autre part à la plaque 41 formant siège de la soupape au moyen d'une autre liaison à brides 40. Ainsi qu'il ressort de la Pig. 3, la plaque 41 est soudée par sa périphérie à la paroi de la citerne 1. Un guide inferieur 42 de la tige 37 de la soupape est centré dans la plaque 41 formant siège de soupape et une tubulure d'entrée 44, percée de fenêtres43, est centrée dans la face supérieure de cette plaque. Le guide 42 comporte un moyeu central 46, revêtu de métal à coussinets 45 et qui est retenu dans le perçage de sortie de la plaque 41 par des bras radiaux 47. La tubulure d'entrée 44 porte à son extrémité de tette, une bride 48 sur laquelle est centré un disque 49 porteur d'un guide de col 50. Dans ce guide coulisse axialement un fourreau de guidage 51 qui entoure la tige 37 de la soupape.Le fourreau de guidage 51 est centré par rapport à la tige 37 et couplé ri- gidement à cette tige, à son extrémité supérieure au moyen d'une rondelle 52 et, à son extrémité inférieure, par l'intermédiaire du plateau 53 de la soupape. Entre le disque 49 formant le support du guide de col et le plateau 53 de la soupape, est interposé un ressort de compression 54 qui tend à repousser le plateau 53 vers sa position de fermeture. le plateau 53 de la soupape est relié rigidement à la tige 37 de cette soupape et porte, sur sa face inférieure qui est dirigée vers le siège 41', une annulaire 55 et une plaque de pression qui fixe cette garniture en bonne position sur le plateau. La plaque de pression 56 présente un chanfrein périphérique 57 dont la pente correspond à celle du siège 41' de la soupape, d'une part, pour servir de limite inférieure de course pour les éléments mobiles de la soupape centrale 3, et d'autre part, pour servir: de surface d'étanchéité de secours pour le cas où la garniture 55 serait trop fortement usée. La plaque de pression est amovible et fixée au plateau 53 de la soupape par des vis 58. L'extrémité supérieure de la tige 37 de la soupape est reliée de façon démontable, au moyen d'une goupille à ressort 59 à la tringlerie de commande 20, déjà décrite avec référence à la Fig. 1 ou plus précisément au tube 21. Cette tringlerie de commande 20 sert, ainsi qu'on l'a indiqué, à manoeuvrer la soupape de pression et de dépression 4, qui sera décrite ci-après avec référence à la Fig.4. La soupape de pression et de dépression 4 est représentée à la Fig. 4 dans un support qui est délimité par la tubulure de montage 5 soudée à la face supérieure de la citerne (voir également Fig. 1), un certain nombre de chicanes 61, dirigées vers l'intérieur de la citerne, et la surface de portée 62 d'une bride 63.Cette soupape comprend une plaque 64 de soupape à dépression dont la zone extérieure 64' sert en même temps de bride de montage pour fixer l'ensemble de la soupape au support précité. Cette plaque 64 est fixée à un boîtier de soupape 65 à l'extrémité inférieure duquel un fond de soupape 66 est fixé de façon amovible par une bride. Ce fond 66 présente un certain nombre de trous de passage 67 (dont un seul est représenté sur la Pig. 4) et un trou central fileté 68 dans lequel est vissé un dispositif 69 de guidage et d'appui réglable en hauteur. Ce dispositif est composé d'un moyeu de portée 71 muni d'un filetage extérieur 70, et dont l'alésage est garni d'une fourrure 72 en métal à coussinets.Cette fourrure 72 présente, à son extrémité supérieure, une bride porteuse 73 qui, de son côté, porte un manchon 74 et sert d'appui pour un ressort de compression 75 qui est centré par ce manchon. les éléments fixes de la soupape de pression et de dépression 4 sont finalement complétés par un couvercle de soupape 76 qui est constitué par une tubulure 78 percée d'orifices de passage 77, d'une bride de montage 79 et d'un chapeau de couvercle 80. les éléments mobiles de la soupape de pression et de dépression 4 comprennent une tige de soupape tubulaire 81 à l'ex- trémité inférieure de laquelle est soudé l'étrier en U 29 qui a été décrit avec référence à la Pig. 1.Cette tige 81 est guidée dans ses mouvements ascendant et descendant par la fourrure 72 et elle porte à son extrémité supérieure un plateau de soupape 82. Ce plateau présente deux zones de portée qui seront décrites dans la suite et des orifices de passage 93 et elle porte en outre un guide de coulissement axial central 83, destiné à guider le téton de centrage 84 d'un plateau de soupape de surpression 85, ainsi qu'une cheminée 87 percée d'orifices de passage 86. Sur sa face externe, la cheminée 87 présente un filetage sur lequel est vissé un filetage complémentaire, prévu sur la face interne d'une jupe 88.Cette jupe constitue une partie d'un chapeau vissable 89 qui renferme une cage centrale 90 servant à centrer un ressort de compression 9i. lorsqu'on visse le chapeau 89 sur la cheminée 87, le ressort 91 est comprimé et, à son tour, il appuie le plateau 85 de la soupape de surpression sur son siège 92 formé lui-mdme sur le plateau 82 de la soupape. On peut régler la force de précontrainte ou le tarage du ressort 91 en vissant le chapeau 89 plus ou moins profondément sur la cheminée. le plateau 85 de la soupape de surpression est fixé rigidement au téton de centrage 84 et il est guidé par ce dernier dans le plateau 82 de la soupape ou, plus précisément, dans le guidede coulissement 83 solidaire de ce plateau. le plateau 85 de la soupape de surpression porte en outre, sur sa face inférieure, une garniture annulaire 94, en une matière souple, maintenue en place par une rondelle de pression 95. La plaque 64 de la soupape de dépression présente, dans sa région centrale, un trou de passage 96 et un siège de soupape 97 qui fait saillie sur sa face intérieure, et qui est dirigée vers une garniture annulaire 98 en une matière souple, cette garniture étant de son coté fixée au plateau 82 de la soupape par une rondelle de pression 99. La soupape de pression et de dépression 4 assure deux fonctions essentiellement différentes : La première n' a en principe aucune relation avec la fermeture de la citerne et se limite à maintenir constamment à l'intérieur de la citerne une pression peu différente de la pression extérieure lorsque le dispositif de fermeture est fermé. La deuxième fonction consiste à établir automatiquement la communication entre 11 intérieur de la citerne et l'air environnant lorsqu'- on ouvre le dispositif de fermeture de laociterne. Les manoeuvres qui sont exécutées pour l'exécution de ces deux fonctions seront exposées brièvement ci-après. Pour la première fonction, la position de départ est-celle dans laquelle les plateaux 82 et 85 se trouvent dans la position représentée et où il n'existe pas de différence notable de pression entre l'intérieur de la citerne et l'atmosphère ambiante. Si, par exemple sous l'effet du rayonnement solaire, la température intérieure de la citerne s'élève et qu'il en résulte une élévation de la pression, cette pression se transmet grâce aux ouvertures 67 du fond 66 de la soupape, dans la région 100 située au-dessous du plateau 82 et, grâce aux ouvertures 93 ménagées dans ce plateau, également au-dessous du plateau 85. le ressort de compression 91 est taré, par vissage approprié du bouchon 89, de manière que le plateau 85 de la soupape de surpression se soulève de son siège 92 formé sur le plateau 82 lorsque la pression prend la valeur de la pression de réponse minimale, de sorte que les pressions s'équilibrent par écoulement à travers les ouvertures 93, 86 et 77. le fluide sous pression qui s'échappe traverse une garniture annulaire anti-retour de flamme 101 contenue à l'intérieur du chapeau 76 du couvercle. Dans le processus d'échappement qu'on vient de décrire, le plateau 82 de la soupape conserve sa position de départ, qui est fixée par le ressort de compression 75 lorsque la tige 81 de cette soupape n est pas sollicitée et que la pression ambiante est inférieure à la pression régnant dans la citerne. Si, au contraire, par suite d'un refroidissement du contenu de la citerne, il s'établit une dépression à l'intérieur de cette citerne, les rapports de pression, qui sont maintenant inversés, ont pour effet d'écarter le plateau 82 de la soupape de son siège 97 formé sur la plaque 64, et à l'encontre de la forme de tarage ou de précontrainte du ressort 75, de sorte qu'il s'établit un équilibre de pression à travers les ouvertures 77, la fente qui s'ouvre entre le siège 97 et le joint 98. le ressort de compression 75 est taré, par le choix de la hauteur de vissage du dispositif d'appui et de guidage 69 porté par le fond 66 de la soupape, de manière que le plateau 82 s'écarte de son siège 97 formé sur la plaque 64 lorsque la différence de pression atteint la valeur de réponse minimale. La soupape 4 qu'on vient de décrire est construite de manière que le réglage des valeurs de réponse de la surpression et de la dépression puisse être exécuté dans un dispositif situé à l'extérieur de la citerne. les organes. de réglage 89 (surpression) et 69 (dépres- sion) peuvent être bloqués après le réglage, par exemple par pose d'un plomb de scellé comme on l'a représenté en 102 (dans ce cas, le plomb relie la cheminée 87à la jupe 88 de la soupape de surpression) ou par blocage d'un contre-écrou 103 (qui fixe le fond 66 de la soupape au moyeu 71 du guide). Pour la deuxième fonction de la sgpape de pression et de dépression 4, la manoeuvre de cette soupape se produit obligatoirement lors de l'ouverture du dispositif de fermeture de la citerne. Pour cette manoeuvre (et si toutes les liaisons entre la citerne 1 et le récipient qui l'alimente ou dans lequel elle se décharge sont établies) on bascule le levier de manoeuvre 18 (Pig. 2) d'un angle d' environ 2002, pour le faire passer de la position F RME) à la po sition 0 (OUVERT) et, sous l'effet de cette manoeuvre, l'arbre 31 (Fig.l à 3) tourne sous l'action de l'arbre de transmission 12, de sorte que le disque d'excentrique calé sur cet arbre tournevégale- ment d'environ 2000.La tige 37 de la soupape centrale est alors repoussée vers le haut, de la façon qui a déjà été décrite, la soupape centrale 3 s'ouvre du fait que le plateau 53 de cette soupape est soulevé de son siège 54, et la tige 81 de la soupape de pression et de dépression (Fig.2, 4) est tirée vers le bas, à l'encontre de 1' action du ressort 75, par basculement du doigt 28 dans le sens des aiguilles d'une montre et coopération entre ce doigt et l'étrier en U 29.-Dans ce mouvement, la tige 81 de la soupape glisse dans le dispositif de guidage et d'appui fixe 69 et écarte le plateau 82 de la soupape de son siège 97 de sorte que, de la même façon lorsqu'il se produit une dépression dans la citerne comme on l'a exposé plus haut, l'air de l'atmosphère ambiante peut pénétrer dans cette citerne. le plateau 82 de la soupape conserve cette position jusqu'à ce que la soupape centrale 3 ait été refermée par rabattement de l'un des leviers 18, 18' dans sa position F de fermeture (Fig. 2) - REVSEDICATIONS 1 - Dispositif de fermeture pour réservoir, en particulier pour citerne fixe ou mobile, permettant de soutirer un fluide de cette citerne ou de l'y introduire, ce dispositif de fermeture qui comprend une soupape de soutirage et de remplissage montée dans le fondu réservoir et une soupape de sortie et d'entrée d'air prévue au sommet du réservoir, étant caractérisé en ce que : a) la soupape de soutirage ou de remplissage (3) comporte un arbre d'entratnement (31) pratiquement horizontal, qui est disposé au-dessous de ses organes de fermeture (41, 53) porte un excentrique (32) et est prolongé par un arbre de transmission (12, 12') qui, de son côté, porte à son extrémité des moyens de manoeuvre du dispositif de fermeture et des moyens indicateurs de position (18, 18') (b) une première tige de soupape (37) qui porte les éléments mobiles des organes de fermeture de la soupape de soutirage et de remplissage, présente à l'une de ses extrémités, une plaque (96) de commande de la soupape qui peut outre lise en prise avec lteveentrique(52) et,(c) l'autre extrémité de ladite première tige de soupape ( 37 > détermine un déplacement longitudinal, fonction du premier, de la deuribxe tige de soupape (81) et que, lorsqu'on ouvre la soupape de soutirago ou de remplissage, l'orifice d'entrée (97, 98) de la soupape de sortie d'air et d'entrée d'air soit positivement libéré. 2 - Dispositif de fermeture de citerne suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre de transmission (12, 12t) est relié par un joint universel à l'arbre d'entratnement de la soupape de soutirage et de remplissage. 3 - Dispositif de fermeture suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ses organes de manoeuvre et les indicateurs de position comprennent un levier de manoeuvre que l'on peut faire basculer d'environ 200Q entre deux butées (19). 4 - Dispositif de fermeture suivant la revendication l,caractérisé en ce que la soupape (4) de sortie d'air et d'entrée d'air com rend un premier plateau de soupape (82) relié rigidement à la deu xième tige de soupape 81 et un deuxième plateau de soupape (85) qui est montée sur le premier plateau de manière à pouvoir se déplacer par rapport à celui-ci. - 5 Dispositif de fermeture suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le premier plateau de soupape (82) comprend une première zone de portée (98) qui fait face à un siège de soupape (97) formé sur une plaque de soupape fixe (64), et un siège de soupape (92) placé face à la zone de portée (94) formée sur le deuxième plateau (85) de la soupape et en ce que le plateau (82) présente, dans sa zone comprise à l'intérieur des limites du siège (92), des ouvertures de passage (93) qui établissent une communication entre la face inférieure de ce premier plateau (82) et la face supérieure de ce plateau lorsque le deuxième plateau (85) s'écarte du premier.