Brevet FR2232696A1 — publié le 19750103

L'invention concerne un dis- positif pour la production automatique d'une perte de charge, dans un fluide en écoulement, indépendante du débit et de la pression, consistant en un siège de soupape et un corps de soupape pouvant se déplacer coaxialement par rapport au siège. Un tel dispositif est applicable soit aux liquides, soit aux gaz. Comme exemple d'application parmi un grana nombre, citons la production d'une différence de pression constante, indu pendante de la pression et du débit, dans une conduite de gaz, dans laquelle il faut injecter une matière pulvérulente, en un endroit se trouvant avant le dissitif ci-dessus, ce produit étant extrait d'un récipient sous pression, dont la chambre supérieure est reliée à la conduite de gaz, par une con- duite de liaison débouchant en amont du dispositif. On c =na^t des équipements pour la production automatique d'une perte de charge constante, qui consistent en une soupape de réglage, en un dispositif Pour mesurer la différence des pressions et un dispositif régulateur. Ces équipements sont contens. L'invention a pour objet un dispositif, du type ci-dessus, simple et de fonctionnement Erar. Le dispositif selon ltinven- tion consiste en ce que l'une des deux pièces (corps de soupape ou siège de soupape) du dispositif s' élargit dans la direction d'écoulement en un eOne de faible angle au sommet, alors que l'autre pièce a une petite extension axiale, le corps de soupape étant poussé vers le siège de soupape par une force constante. Eri particulier, le siège de soupape peut entre réalisé sous forme de cône creux, tandis que le corps de soupape a une forme de plateau, c'est-à-dire qu'il présente à la surface intérieure du siège de soupape une surface aussi étroite que possible dans la direction d'écoulement et limitée de préférence par un bord aigu. Cependant, le corps de soupape peut entre aussi de forme cOnique, tandis que le siège de soupape est plat, et éventuellement à bord aigu. Pour éviter les vibrations, le corps de soupape peut être relié à un dispositif amortisseur. Comme en particulier, les vibrations apparaissent dans le domaine des ouvertures de faible largeur, il peut entre encore prévu de munir le corps de soupape d'une butée empêchant une -portée immédiate sur le siège de soupape. Le-- disposit4f agit comme un étranglement, dans lequel la largeur d'ouverture etre le siège de soupape et le corps de soupape, du fait de la force constante agissant sur le corps de soupape, se règles pour toute valeur du débits des façon telle que les forces de pression statiques agissant sur le corps de soupape des deux côtés sont compensées par la force constante, donc que la pression du cEté de l'écoulement est toujours plus petite d'un montant correspondant à la force constate, que la pression du côté de l'alimentation. L'énergie correspondant à la différence de pression est transformée en tourbillons. Des influences perturbatrices peuvent prendre naissance sur le corps de soupape, du fait des vitesses d'écoulement différentes dan.s la fente entre le siège de soupape-et le corps de soupape, du fait des forces dynami- ques différentes qui s'y prcduisent et d'une impulsion de dé viation du milieu. zen Ce sont les raisons pour lesquelles les surfa- ces du siège de soupape et du-corps de soupape, respective- ment tournées l'une vers l'autre, doivent être aussi petites que possible, pour que la force dynamique éventuellement différente reçoie une surface d'attaque aussi petite que possible, et que d'autre part la déviation du courant gazeux soit aussi petite que possible. La force constante est avantageusement produite par des poids. Si le corps de soupape est placé avec l'axe vertical, dans la direction d'écoulement de bas en haut, les poids peuvent stappliquer directement au corps de soupape. Le dispositif d'amortissement est- avantageusement un pot pneumatique fonctionnant avec le fluide en écoulement. L'invention sera mieux comprise en regard- d'un exemple de réalisation et d'un dessin annexé, montrant un dispositif selon l'invention, en coupe axiale verticale0 Le carter en deux parties 1, 2, a la forme d'un cylindre creux vertical avec une tubulure admission 3 sur la moitié inférieure du carter et une tubulure d'évacuation 4 sur la moitié supérieure. Les moities du carter sont raccordées par bride en 5, avec insertion d'un dis- que 6 qui porte le siège de soupape 7, ayant la forme intérieure d'un cône creux, dont Il angle au sammet coïncide avec l'axe longitudinal vertical du carter 1, 2.L'angle du cône (angle entré une ligne de la surface latérale et l'axe du cône) est de préférence entre 3 et 200 ; pour les milieux de faible densité (gaz), il se situe plutôt dans la gamme supérieure, et pour les milieux de grande densité (liquides), il se situe platôt dans la gamme inférieure. Dans le siège de soupape 7, il est prévu une tête de soupape 8 dont le côte inférieur est plat, tandis que le côté supérieur a la forme d'un tronc de cOde0 Le bord coopérant avec le siège de soupape est très étro-it et à bord aigu. La titre de soupape 8 est reliée coaxialement avec un arbre 9, qui va de la tette de soupape vers la moitié inférieure du carter et est relié à un poids 10 qui est vissé en 11 sur l'arbre. L'extrémité inférieure 12 de l'arbre 9 passant à travers le poids 10 porte à l'état de repos sur une butée qui est formée essentiellement par une vis de réglage 13.La butée est réglée de telle façon qu'à l'état de repos, donc quand la tette de soupape 8 est abaissée aussi loin que possible, le poids du dispositif mobile est reçu par la butée, n'a donc pas besoin d'être transmis entre les surfaces du corps de soupape 8 et du siège de soupape 7 en coopération. Cette disposition a encore 11avan- tage qu'avec des moyens très simples une fente minimale peut être réglée entre les surfaces en coopération du siège de soupape et de la toute de soupape, ce qui empêche les pulsations du dispositif aux faibles débits. En tout cas, cette fente supprime 1 'effet d' étranglement constant du dispositif dans cette gamme de fonctionnement. Dans l1exemple représenté, l'ouverture filetée dans laquelle est placée la-vis de réglage 13 est rendue étanche par un piston 15, dont l'étanchéité est assurée par un joint torique dans un cylindre 14. Le centrage des pièces mobiles se fait automatiquement par la tette de soupape 8, qui se régle au centre du siège de soupape sur la base des lois de l'écoulement dynamique. Pour l'amotissement, la tette de soupape est reliée à un piston 16 dans un cylindre concentrique 17 fixé au carter qui a une action d'amortissement comme il est connu du fait du faible jeu. Pour que la tête de soupape puisse se régler sans obstacle dans le siège de soupape, il est relié avec le piston 16 par cardan en 18. Le cylindre 17 est tassez long pour rester efficace sur toute la hauteur de course de la soupape. Dans la moitié inférieure du carter, il y a des nervures de guidage i 9 qui sont réparties sur la périphérie pour agir sur le poids 10. Le dispositif fonctionne de la façon suivante : le courant du fluide traversant le car- ter de bas en haut passe par la fente formée entre le siègede soupape 7 et la tette de soupape 8, alors que la pression statique du milieu arrivant agit sur la tête de soupape du côté inférieur, et eelle du milieu évacué agit da côté supé rieur. > A l'état d'équilibre, la somme des forces exercées par ces pressions sur la toute de soupape et du poids des pièces de soupape mobiles, est égale à zéro. Le dispositif provoque donc une baisse de pression du milieu en écoulement qui est égale au poids dey pièces mobiles du dispositif de soupape, divisé par la surface de la section de la tête de soupape. Signalons sous ce rapport que l'espace relié à la fente entre la tdte de soupape et le siège de soupape est de préférence rendu libre, de façon que l'énergie cinétique du fluide en écoulement puisse titre tota- lement transformée en tourbillon et ne soit pas partiellement retransformée en pression. La différence de pression est facile à modifier par la variation de la valeur-du poids Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortirdu cadre de l'invention. RVENDICÂIONS 10) Dispositif pour la production automatique d'une perte de charge constante dans un fluide en écoulement, indépendante du débit et de la Pression consistant en un siège de soupape et un corps de soupape pouvant se déplacer coaxialement par rapport au siège, caractérisé en ce qu'une des deux pièces s'élargit dans la direction d'écoulement en un cône de faible angle au sommet, tandis que ltautre pièce a une faible extension axiale, le corps de soupape (8) étant poussé par une force constante (10) sur le siège de soupape (7). 20) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le siège de soupape (7) est un cône creux et le corps de soupape (8) a une forme de plateau. 3 ) Dispositif selon la re vendication 2, caractérisé en ce que la tête de soupape (8) est à bord aigu 40) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps de soupape (8) est relié à un dispositif d'amortissement (16, 17). 50) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le corps de soupape (8) est muni,d'une butée (13) empochant un appui direct sur le siège de soupape (7).'