Brevet FR2271477A1 — publié le 19751212

La présente invention a essentiellement pour obJet une vanne de sécurité qui est en particulier destinée à équiper des installations de gaz sous pression. Plus précisément, l'invention concerne une vanne de sécurité du type comprenant une chambre de détente communiquant avec une installation dont on veut contrôler la pression, et équipée d'une membrane manométrique qui transmet les fluctuations de pression pouvant se produire dans ladite chambre à un clapet qui ainsi interrompt le passage du gaz lorsqu'il y a un excès ou un manque de pression dans l'installation. Le principe de l'actionnement d'un clapet par une membrane manométrique est une chose bien connue dans le domaine des appareils détendeurs de gaz par exemple. Toutefois, on est aperçu que, dans ce genre d'appareils, les efforts qui devaient être transmis au clapet devaient être relativement importants, de sorte que la sensiblité à la fermeture d'un tel clapet laissait bien souvent à désirer. La présente invention a notamment pour but de remédier à cet inconvénient en proposant une vanne de sécurité munie d'un clapet très sensible, très simple, fonctionnant sens efforts et essentiellement caractérisée en ce que ce clapet, en position de fonctionnement normal, est maintenu ouvert par un aimant dont la force d'attraction agit à l'encontre - de et est supérieure à la force d'un ressort sollicitant le clapet en position de fermeture, tandis qu'un équipagemobile, attelé à la membrane manométrique, est attiré par et vient se coller sur ledit aimant sous l'effet dtn excès oud'tnmanque d pression pour provoquer simultanément le décollement du clapet et son rappel en position de fermeture sous l'effet dudit ressort. On voit donc que l'organe essentiel commandant le clapet d'une vanne de sécurité conforme à l'invention est un simple aimant, ce qui élimine par conséquent les frottements entre les pièces constituant le clapet et le corps de la vanne, comme c'était le cas dans les appareils antérieurs. En outre, grace à cet aimant, le clapet, ou plus précisément la tige du clapetSnta pas besoin de traverser les parois du corps de vanne, ce qui évite tous les inconvénients fâcheux et les complications pouvant en résulter. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le clapet et équipage mobile précités sont respectivement munis d'une plaquette ou analogue, les deux plaquettes étant disposées de part et d'autre de l'aimant qui comprend deux masses polaires et est solidaire du corps de la vanne. On comprend donc que c'est la plaquette magnétique solidaire de l'équipage mobile qui pilote le clapet. Suivant l'invention, cet équipage mobile est constitué par une biellette, un levier ou analogue dont une extrémité est articulée sur un petit axe solidaire de la membrane et dont l'autre extrémité, portant la plaquette précitée, est retenue au corps de la vanne par un ressort. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'extrémité de la biellette qui porte la plaque prend appui sur une paire de butées entre lesquelles est agencé le ressort précité. Comme cela sera expliqué ultérieurement, ces deux butées forment point de basculement pour la biellette. Suivant une autre caractéristique de l'invention, un boutonpoussoir sollicité en position sortie par un ressort et muni d'une tige ou analogue agissant directement sur ledit clapet, permet avantageusement le réarmement de celui-ci lorsqu'vil est fermé. Il est à noter qu'on peut également prévoir suivant l'invention un autre bouton-poussoir du même type mais qui peut agir directement sur la membrane manométrique pour assurer la fermeture positive du clapet. Il faut d'ailleur noter que le bouton-poussoir agissant sur le clapet peut très bien être omis, et que celui commandant la membrane peut être rendu solidaire de celle-ci pour visualiser la position prise par le clapet. Suivantune autre caractéristique de l'invention, la chambre de détente est raccordée à l'installation par l'intermédiaire d'un dispositif formant venturi qui assure avantageusement la fermeture du clapet s'il se produit an excès de débit. La vanne de sécurité selon l'invention peut encore inclure un appareil détendeur, du type classiquepqui est inséré entre le clapet et l'installation. -D'autres buts et avantages de l'invention apparaitront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'une vanne de sécurité conforme à l'invention dans laquelle le débit de gaz est normal, - la figure 2 est une vue identique à celle de la figure I, mais montrant la vanne en position de fermeture provoquée par um manque de pression en aval, laquelle figure illustre également la position prise par le bouton-poussoir de commande positive de la membrane lorsqu'il actionne cette dernière, - la figure 3 est une vue identique aux figures 1 et mais montrant la vanne de l'invention en position de fermeture provoquée par un excès de pression en aval, et la figure 4 est une vue partielle et en coupe du raccordement de la chambre de détente à i' installation par l'intermédiaire d'un venturi. En se reportant plus particulièrement aux figures 1 à 3, et suivant un exemple de réalisation, on voit qu'une vanne de sécurité selon l'invention comprend une membrane manométrique 1, du type connu en soi, montée dans un corps 2 qui présente un orifice d'admission de gaz 3 et un orifice d'échappement ou de départ 4 du gaz en direction d'une installation constituée par des canalisations appropriées. Le corps de vanne 2 et la membrane 1 définissent une chambre de détente 5 en communication avec le départ 4 par l'intermédiaire d'un conduit de raccordement 6. dans le corps a--est prévu un clapet repéré d'une manière générale en 7 et permettant d'interrompre le passage du gaz entre l'arrivée 3 et le départ 4. Plus précisément, le clapet 7 est formé d'un élément en matériau souple 8 et d'une tige 9 powt coulisser dans un alésage approprié 10. L'élément 8 et la tige 9 forment en quelque sorte une soupape qui est sollicitée par un ressort il en direction d'un siège 12 formé par le rebord en saillie d'un orifice de passage du gaz 13. L'extrémité de la tige 9 opposée à celle portant l'élément 8 est munie d'une plaquette ou analogue magnétique 14. Dans une paroi 15 du corps 2 de la vanne est agencé ou noyé un aimant 16 dont les extrémités forment deux masses polaires 16a et 16b. La membrane manométrique 1 est, comme connu en soi, équilibrée par un ressort convenablement taré 17 et est solidaire d'un plateau central 18. Un petit axe 19 solidaire de la membrane 1 permet de relier une biellette ou analogue 20 formant levier à ladite membrane. L'extrémité 21 de la biellette 20 prend appui sur des butées 22 et 23, intégrales au corps 2 suivant l'exemple représenté. Plus précisément, la biellette 20 prend appui sur la butée 22 lorsque la membrane 1 se déplace vers le bas, et ladite biellette ne prend appui que sur la butée 23 lorsque la membrane 1 se déplace vers le haut. Un ressort 24, entre les butées 22 et 23j sollicite l'extrémité 21 de la biellette 20 en direction desdites butées. Plus précisément, le ressort 24 est accroché à une petite chape ou analogue 25 dans laquelle est articulée l'extrémité 21 de la biellette 20. Cette petite chape porte à son extrémité une plaquette magnétique 26, qui peut etre identique à la plaquette 14 du clapet 7. La plaquette 26 est évidemment rappelée vers le haut avec la biellette 20 grâce au ressort 24. On voit clairement sur les figures 1 à 3 que les plaquettes magnétiques 14 et 26 sont disposées de part et d'autre de l'aimant 16 qui constitue en quelque sorte une barrière entre la chambre de détente 5 et la partie inférieure 27 du corps de vanne 2 contenant le clapet 7. Un bouton-poussoir 28 sollicité en position de sortie par un ressort 29 peut agir directement sur le clapet 7 par l'intermédiaire d'une tige 30 solidaire du bouton-poussoir. Un autre bouton-poussoir identique 31 est prévu à la partie supérieure de l'appareil et peu agir directement sur la membrane 1. Ce bouton-poussoir 31 comprend également un ressort 32 et une tige 33. On a montré schématiquement en 34 un détendeur du type classique qui est inséré dans la vanne entre la partie ou chambre 27 contenant le clapet 7 et la sortie de gaz 4. Un tel détendeur permet avantageusement d'abaisser la pression entre la partie de la vanne contenant le clapet 7 et l'utilisation. Sur la figure 4 on a montré zl autre mode de réalisation d raccordement de la chambre de détente 5 à la canalisation de sortie 4. Suivant ce mode de réalisation, le conduit de raccordement 6, montré sur les figures 1 à 3, pénètre en 35 dans la canalisation de sortie 4 qui présente à ce niveau un rétrécissement formant venturi 36. Ainsi, grace à cette disposition, le clapet 7 de la vanne peut se fermer s'il y a un excès de débit, du fait de l'abaissement de pression provoqué dans la chambre 5, comme il sera expliqué plus en détail dans ce qui suit. On décrira maintenant le fonctionnement de la vanne de sécurité selon l'invention à la lumière de la description qui vient d'entre faite. En fonctionnement normal, c'est-å-dire pour une pression et un débit de gaz normal, la position des divers éléments de la vanne est celle montrée sur la figure 1. Autrement dit, la plaquette 14 est collée à l'aimant 16 de sorte que le clapet 7 est maintenu ouvert. il est à noter dents ce cas que la force d'attraction de l'aimant 16 est supérieure à la force du ressort 11. Cette force d'attraction est d'ailleurs insuffisante pour attirer la plaquette 26, la majorité des lignes de force se fermant par la plaquette 14. C'est dire que la force du ressort 24 est supérieure à la force d'attraction de l'aimant 16. Il apparaît également sur la figure 1 que la pression dans la chambre 5 maintient la membrane 1 dans une position telle que la biellette 20 demeure en appui sur les deux butées 22 et 23, et ce sous lleffet du ressort 24. Si l'on suppose que la pression baisse dans l'installation, c'est-à-dire dans la chambre 5, la membrane 1 va alors s'affaisser comme cela est clairement montré sur la figure 2, eL la biellette 20 ne prend appui que sur la butée 22 pour basculer vers le bas et ainsi provoquer l'attraction de la plaquette 26 par l'aimant 16. Ainsi, la plaquette 26 vient reposer sur lesyiiles 16a et 16b de l'aimant 16, et une partie des lignes de champ va se fermer par ladite plaquette 26 ce qui provoquera la descente et la fermeture du clapet 7.Autrement dit, du fait de l'application de la plaquette 26 sur l'aimant, la force d'attraction exercée par ce dernier sur la plaquette 14 devient inférieure à la force du ressort il ce qui provoque le décollement de ladite plaquette 14 et l'application de l'élément 8 du clapet 7 sur son siège 12. Par conséquent, la vanne est fermée par manque ou défaut de pression. Si l'on veut ouvrir à nouveau le clapet 7, il suffira de presser le bouton 28 jusqu a ce que la plaquette 14 vienne en contact avec l'aimant 16. Si la pression dans la chambre 5 est redevenue normale, > .membrale ura été soulevée comme montré sur la figure 1. Autrement dit, la force du ressort 24 étant devenue supérieure à la force d'attraction de l'aimant sur la plaquette 26 en raison du fait que le circuit magnétique est déjà fermé sur la plaquette 14, ladite plaquette 26 se décollera de l'aimant et les divers éléments de la vanne reprendront la position illustrée sur la figure 1. A ce moment là, on peut relâcher le bouton 28 puisque l'appareil est réarmé. Si l'on suppose maintenant qu'il y a un excès de pressinn dans la chambre 5, la membrane 1 va se soulever comme montré sur la figure 3. La biellette 20 ne prend alors appui que sur la butée 23 et la plaquette 26 vient se plaquer contre l'aimant 16 pour provoquer simultanément la fermeture du clapet 7 exactement comme il a été expliqué précédemment. Ainsi, dans ce cas, la vanne est fermée par excès de pression. Pour réarmer, c'est-à-dire pour ouvrir à nouveau le clapet 7, on opèrera comme précédemment en pressant le bouton 28. il est à noter que dans les deux cas (excès ou manque de pression dans la chambre 9 on ne pourra pas réarmer le clapet 7 en appuyant sur le bouton-poussoir 28, si le défaut subsiste. Il convient encore de remarquer que grâce à la disposition de la figure 4, le clapet 7 se ferme s'il y a un excès de débit dans l'appareil. Dans ce cas, l'excès de débit produira un abaissement de la pression dans la chambre5, c'est-à-dire que l'on se retrouveadans les conditions de la figure 2. il est également possible, suivant la présente invention, de faire fonctionner l'appareil comme un robinet en appuyant sur le bouton-poussoir 31, comme cela est représenté sur la fulgure 2. Dans ce cas, la tige 33 du bouton-poussoir 31 prend la position montrés n 33a et on réalise ainsi volontairement une fermeture positive du clapet 7 suivant un processus identique à celui qui se produit lorsqu'il y a un manque de pression dans la chambre 5. Bien entendu, Si l'on veut ouvrir le clapet 7, il suffira de presser le bouton-poussoir 28, comme cela a été décrit précédemment. Comme il a été dit précédemment, on peut très bien, sans sortir du cadre de l'invention, supprimer le bouton-poussoir 28 et prévoir seulement un bouton, tel que 313 qui serait solidaire de la membrane 1 et jouerait le rôle d'indicateur permettant de visualiser les positions ouverte et fermée du clapet ainsi que le défaut. On a donc réalisé suivant l'invention une vanne de sécurité à coupure par excès ou manque de pression et par excès de débit, cette vanne étant particulièrement sensible, d'un fonctionnement fiable et simple, et ne nécessitant pas de dispositions particulières ou compliquées dans les parois du corps de vanne pour permettre le déplacement du clapet. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'esemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi Re leurs combinaisons, si cellci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. R E V E N D I C A T I O N S 1. Vanne de sécurité, particulièrement destinée à équiper des installations de gaz sous pressiontet et du type comprenant une chambre de détente communiquant avec une installation dont on veut contrôler la pression, et équipée d'une membrane manométrique qui transmet les fluctuations de pression dans ladite chambre à un clapet interrompln ainsi le passage du gaz pour un excès ou un manque de pression dans ladite installation, caractérisée en ce que ledit clapet, en position de fonctionnement normal, est maintenu ouvert par un aimant dont la force d'attraction agit à l'encontre de et est supérieure à la force d'un ressort sollicitant le clapet en position de fermeture, tandis qu'un équipage mobile, attelé à ladite membrane, est attiré par et vient se coller sur ledit aimant sous l'effet de l'excès ou du manque de pression pour provoquer simultanément le décollement du clapet et son rappel en position de fermeture sous l'effet dudit ressort. 2. Vanne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le clapet et l'équipage mobile précités sont respectivement munis d'une plaquette ou analogue, les deux plaquettes étant disposées de part et d'autre de l'aimant qui comprend deux masses polaires et est solidaire du corps de la vanne. 5. Vanne suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'équipage mobile précité est constitué par une biellette dont une extrémité est articulée sur un petit axe solidaire de la membrane et dont l'autre extrémité, portant la plaquette précitée, est retenue au corps de la vanne par un ressort. 4. Vanne suivant la revendication 9, caractérisée en ce que l'extrémité de la biellette portant la plaquette prend appui sur une paire de butées entre lesquelles est agencé le ressort précité. 5.-Vanne suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un bouton-poussoir sollicité en position sortie par un ressort et muni d7une tige ou analogue agissant directement sur ledit clapet, peut permettre le réarmement de ce dernier lorsqu'il est en position de fermeture. 6. Vanne suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'ure autre b pcur assurer la fermeture positive du clapet. 7. Vanne suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la chambre de détente précitée est raccordée à l'installation de gaz sous pression par l'intermédiaire d'un dispositif formant venturi et assurant la fermeture du clapet en cas d'excès de débit. 8. Vanne suivant la revendication 5, caractérisée en ce que le bouton-poussoir commandant directement le réarmement du clapet est omis et l'on prévoit-un bouton ou indicateur solidaire de ladite membrane et faisant saillie du corps de la vanne pour visualiser les positioprises par le clapet. 9. Vanna suivant 1'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un appareil détendeur, du type connu en soi, est inséré dans la vanne entre le clapet précité et l'installation.