Brevet FR2273991A1 — publié le 19760102

La présente invention est relative à une soupape notamment destinée à protéger contre les surpressions un manomètre ou tout autre appareil devant fonctionner sous pression limitée. Dans le cas particulier des manomètres, on sait qutil est n' fréquent que lîontait besoin de connaitre la pression régnant dans un milieu fluide que sur une plage de pressions restreinte par rap port à la plage despressiosusceptiblesd'être atteintes dans ce milieu. Il apparait alors rationnel, notamment pour des raisons de précision dans les mesures, d'utiliser alors des manomètres ne cou vrant que la plage mesures voulues : par exemple, dans le cas des caissons de plongée sasmarine, on utilise des manomètres fonc tionnant entre O et 6 bars alors que la pression ambiante peut atteindre plus de 100 bars. I1 est alors nécessaire Foit de construire un manomètre spécia lement adapté pour supporter des pressions nettement supérieures à sa pression maximale-de mesure, soit de prévoir, en amont dlun manomètre de type connu, une soupape interrompant le passage du fluide sous pression vers le manomètre. Les manomètres spécialement conçus pour résister à de fortes r surpessions sont généralement du type "à membrane1,, formés d'un corps délimitant intérieurement une chambre divisée en deux par une membrane souple étanche ; un orifice amont permet ltentrée du fluide sous pression dans la chambre d'un côté de la membrane, alors qu'un orifice aval débouchant dans la chambre de l'autre côté de la membrane conduit un tube transparent dans lequel un li fluide évolue lorsque la membrane'se déforme sous l'action de la pression du fluide. Un premier inconvénient de tels manomètres réside dans un phénomène d'hystérésis de la membrane, à basse pression, qui ôte de leur précision aux mesures. Un autre inconvénient des manomètres ainsi conçus est que le manomètre proprement dit n'estpas protégé en cas d'une rupture de la membrane y par exemple consécutivement à ses déformations répétées. Ls dispositifs de protection à soupape actuellement connus, quant à eux, se composent d'un tiroir distributeur évoluant à l'intérieur d'une chambre de façon à mettre en communication ou non uh orifice amont de celle-ci,y introduisant le fluide sous pression,et un orifice aval conduisant au manomètre, suivant que la pression régnant dans le milieu fluide st inférieure ou supérieure à une pression de tarage p g correspondant à la pression maximale que peut supporter le manomètre ; cette position du tiroir distributeur dans la chambre est commandée directement par le fluide sous pression, qui agit sur l'une des extrémités du tiroir, formant piston. L'inconvénient d'une tile soupape réside dans le fait qu'elle n' autorise pas la décompression du manomètre une fois la pression de tarage atteinte et que, du fait de fuites éventuelles entre le tiroir distributeur et la paroi de la chambre dans laquelle il évolue, le manomètre peut Ere soumiesyàfdiets pressions bien supérieures à cette pression de tarage. De telles fuites sont fréquentes, du fait que les joints assurant l'étanchéité entre le tiroir et la chambre sont généralement réalisés en un matériau élastique souple qui est donc susceptible de se détériorer. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif protégeant efficacement le manomètre, ou tout autre appareil devant fonctionner sous une pression limitée, et ceci sans porter atteinte à la précision de mesure de llen- semble. Formé d'une soupape que l'on intercale entre le manomètre et le milieu sous pression, le dispositif de protection selon l'inven- tion ne présente aucun phénomène d'hystérésis et n'altère par conséquent en rien la précision propre du manomètre utilisé, qui peut d'ailleurs être quelconque et du type le mieux adapté aux mesures à réaliser. La soupape selon llinvention assurant, outre l'interruption du passage du fluide vers le manomètre lorsque la pression croît au-dessus d'une valeur PO prédéterminée, la mise à l'air libre du manomètre lorsque cette pression crolt au-dessus d'une valeur P1 supérieure à PO, le manomètre est parfaitement protégé contre toute surpression. I1 est à signaler de plus que, les joints assurant l'étan- chélté entre les organes mobiles et les organes fixes de la soupape comportant, au niveau où ils sont soumis à des frottements, un revêtement d'un matériau tel du P.T.F.E., ces joints se detériorent beaucoup moins rapidement que les joints des soupapes actuellement connut et utilisés, du fait que le glissement est bien meilleur et que ces joints ont beaucoup moins tendance à slarra cher au passage devant ies orifices. Ceci permet notamment d'éviter une fuite de fluide entre le milieu sous pression et l'air libre. La soupape selon l'invention, notamment destinée à protéger contre les surpressions un manomètre ou tout autre appareil devant fonctionner sous pression limitée, comportant intérieurement une chambre dans laquelle débouchetun orifice amont relié à la source de pression et un orifice aval relié au manomètre ou au dit appareil, est caractérisée en ce qu'elle comporte un orifice de mise à l'air libre débouchant dans la dite chambre et des moyens agissant en fonction de la pression amont pour mettre en communication, via la dite chambre, l'orifice amont et l'orifice aval lorsque la pression amont est inférieure à la pression PO limite, pour interrompre la dite communication si la pression amont pressioanZaitvient supérieure à une pression prédéterminée PI supérieure à la pression PO. L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la description ci-dessous, relative à un mode de réalisation non limitatif d'une soupape selon l'invention, ainsi qu'au dessin annexé qui fait partie intégrante de cette description. La figure unique montre une vue d'une soupape selon l'invention en coupe par un plan longitudinal axial. Cette soupape 1 est ici placée en amont d'un manometre 2, mais pourrait naturellement être utilisée pour protéger tout autre appareil devant fonctionner sous une pression limitée PO. La soupape I comporte ici un corps 3 cylindrique de révolution autour d'un axe longitudinal 4. Ce corps 3 delimite intérieurement une première chambre 5, également cylindrique de révolution autour de l'axe 4 ; à l'inté- rieur de cette chambre débouche un orifice amont 6, relié à la source de pression par une canalisation 7, et un orifice aval 8 relié ici au manomètre 2. Selon l'invention, un troisième orifice 9 est prévu dans la chambre 5 de façon à ouvrir celle-ci à l'air libre. Des moyens sont en outre prévus qui, lorsque la pression au niveau de l'orifice amont 6 est inférieure à la pression maximale PO admise pour le manomètre donné 2, autorise le passage du fluide sous pression de l'orifice amont 6 vers l'orifice aval 8, c'està dire vers le manomètre, via la chambre 5 ; ces moyens interrompent le passage lorsque la pression au niveau de l'orifice amont 6 devient supérieure à la pression PO, et mettent en communication, via la chambre 5, l!orifice aval 8 et l'orifice de mise à l'air libre 9 pour permettre la décompression du manomètre 2 lorsque la pression au niveau de l'orifice amont 6 devient supérieure à une pression prédéterminée P1 supérieure à Po. Ces moyens sont ici constitués par un tiroir distributeur longitudinal 10 coulissant longitudinalement à l'intérieur de la chambre 5. Ce tiroir 10, qui présente comme la chambre 5 une forme cylindrique de révolution autour de l'axe 4, présente en vue de la mise en communication de ces différents orifices une gorge périphérique transversale il qui, lors d'un coulissement du tiroir 10 vers le haut dans le cas de la figure , occupe successivement des positions telles que les orifices amont 6 et aval 8 soient en communication, que la communication soit interrompue entre ces deux orifices, et enfin que l'orifice aval 8 soit mis en communication avec l'orifice de mise à l'air libre 9. A cet effet, l'orifice aval 8 débouche à l'intérieur de la chambre 5 à un niveau longitudinal intermédiaire entre celui de l'orifice amont 6 et celui de l'orifice de mise à l'air libre 9! et plus près du premier que du second. Ce coulissement vers le haut du tiroir distributeur 10, qui se produit lorsque la pression augmente au niveau de l'orifice amont 6,est ici provoqué directement par le fluide sous pression issu de la canffisation 7, qui est amené , par un canal 12 creusé dans le corps 3 de la soupape en amont de l'orifice 6, vers une deuxième chambre 13 qui est ici aménagée à la partie inférieure du corps 3, et dans laquelle une première extrémité transversale 14 du tiroir 10 forme piston. Au niveau de cette première extrémité transversale 14, qui est ici son extrémité inférieure, le tiroir 10 présente une nervure 32 formant saillie autour de sa périphérie cylindrique, et qui constitue une butée limitant son déplacement vers le haut. Le coulissement du tiroir 10 vers le bas est autorisé quant à lui, lorsque la pression au niveau de l'orifice amont 6 et dans la deuxième chambre 13 décroît, par un ressort de rappel 16 qui se présente ici sous la forme d'un ressort de compression à boudin orienté suivant l'axe 4 et logé à l'intérieur d'une troisième chambre 15 aménagée dans le corps 3 du côté de la deuxieme extrémité transversale 17 du tiroir 10. Dans l'exemple illustré, cette extrémité 17 du tiroir 10 présente une forme hémisphérique, et l'extrémité transversale inférieure 18 du ressort 16 lui applique une pression vers le bas par l'intermédiaire d'une rondelle 19 présentent un profil correspondant. A son extrémité supérieure 20, le ressort 16 s'appuie sur un organe transversal fixe par rapport à une direction longitudinale lorsque la soupape est en fonctionnement, la position de cet organe suivant cette direction longitudinale étant néanmoins de préférence réglable pour permettre le tarage de la soupape en fonction de la pression limite PO admise par le manomètre utilisé 2. Ici, cet organe fixe ais réglable est constitué par une v i s 21 en forme de rondelle orientée transversalement par rap port à l'axe 4, et que l'on glisse plus ou moins à ltintérieur de la chambre 15 pour comprimer plus ou moins le ressort 16, et par conséquent pour appliquer au tiroir 10 un effort vers le bas plus ou moins important ; une deuxième vis 22, en forme de rondelle percée en son centre pour livrer accès à la vis 21, forme contreécrou au-dessus de celle-ci. Ces deux vis sont en outre protégées par un bouchon 23, qui ferme la chambre 15 à la partie supérieure du corps 3 de la soupape. La chambre 13 est quant à elle fermée, au niveau de la partie inférieure du corps 3, par un bouchon 24 dont la face transversale intérieure à la chambre 5 forme un siège 25 qui reçoit l'extrémité transversale 14 du tiroir 10 lorsque la baisse de pression au niveau de llorifice amont 6 e t d*ns la chambre 13 autorise le rappel du tiroir vers le bas, ce qui permet de limiter le coulissement dans cette direction afin que l'extrémité 14 du tiroir 10 puisse offrir une prise à la pression régant dans la chambre 13, le contact entre cette extrémité 14 et le siège 25 s'effectue par l'in- termédiaire d'un téton 26 qui est ici solidaire du tiroir 10. Naturellement, 1 ' invention nlest pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, et 1 'on peut prévoir de nombreuses variantes de soupape ne sortant pas de son esprit. En particulier, des- dispositions peuvent être adoptées par exemple pour améliorer llétanchélté entre la périphérie cylindrique du tiroir 10 et la paroi cylindrique 27 de la première chambre 5, de part et d'autre de la gorge 11. Dans l'exemple représenté, l'étanchéité est assurée à ces niveaux respectivement par deux joints 28 et 29 dont chacun est engagé dans une rainure annulaire aménagée dans la périphérie cylindrique du distributeur 10. Chacun de ces joints, et par exemple le joint 29, est de préférence formé d'un anneau 30 en matériau élastique souple, et par exemple en élastomère, revêtu au niveau de son contact avec la paroi cylindrique 27 de la chambre 5 d'une couche d'un ma-tériau améliorant le glissement du joint contre la paroi 27 et augmentant la rigidité de celui-ci afin d'éviter son aspiration par la pression au niveau des orifices et son déchirement ; on a obtenu de bons résultats en disposant une couche de polytétrafluoréthylène telle que 31 à la périphérie extérieure de l'anneau dZélastomèro 30. Lles moyens permettant d'établir ou d'interrompre la communication entre les différents orifices débouchant dans la chambre 5 peuvent également être différents de ceux qui ont été décrits, ainsi que les moyens pour établir ou interrompre les différentes communiçations en fonction de la pression régnant dans la canalisation 7 et au niveau de l'orifice amont 6. REVENDICATIONS 1) Soupape de sécurité notamment destinée à protéger contre les surpressions un manomètre ou tout autre appareil devant fonctionner sous pression limitée, comportant intérieurement une chambre dans laquelle débouchet & orifice amont, relié à la source de pression, et un orifice aval relié à l'appareil, caractérisée en ce qu'elle comporte un orifice de mise à l'air libre débouchant dans la dite chambre et des moyens agissant en fonction de la pres siori amont pour mettre en communication via la dite chambre ltorifice amont et l'orifice aval lorsque la pression amont est inférieure à la pression P0 limite, pour interrompre la dite communication si la pression amont devient supérieure à ba dite pression PO, et pour mettre en communication via la dite chambrelofifice aval et l'orifice de mise à l'air libre lorsque la pression amont devient supérieure à une pression prédéterminée P1 supérieure à P0. 2) Soupape selon la revendication 1 caractérisée en ce que les dits moyens sont constitués par un tiroir distributeur longitudinal coulissant longitudinalement à l'intérieur de la dite chambre. 3) Soupape selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'orifice aval est disposé à l'intérieur de la dite chambre à un niveau intermédiaire entre celui de l'orifice amont et celui de de à 1 ' air libre ; et en ce que le distributeur comporte une gorge périphérique occupant successivement, lors d'un coulissement du tiroir distributeur consécutif à une augmentation de pression, des positions telles qu'elle soit placée respectivement en regard de l'orifice amont et de l'orifice aval, en regard de ltorifice aval seul, et en regard de l'orifice aval et de l'orifice de mise à l'air libre. 4) Soupape selon la revendication 3, caractériséé en ce que le tiroir distributeur comporte, de part et d'autre de la gorge, un joint périphérique d'étanchéité avec la paroi de la première chambre. 5) Soupape selon la revendication 4, caractérisée en ce que chaque joint est formé d'un anneau d'un matériau élastique souple revêtu de polytétrafluoréthylène u niveau de son contact avec la paroi de la dite chambre. 6) Soupape selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que les dits moyens comportent une deuxième chambre reliée à l'orifice amont, une première extrémité transver sale du distributeur formant piston à l'intérieur de la dite chambre. 7) Soupape selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte un ressort de rappel du distributeur vers sa position correspondant à une pression inférieure à la pression limite P0. 8) Soupape selon la revendication 7, caractérisée en ce que le dit ressort de rappel est disposé longitudinalement dans une troisième chambre et agit en compression entre la deuxième extrémité transversale du distributeur et un organe fixe par rapport à une direction longitudinale. 9) Soupape selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour régler longitudinalement la position longitudinale fixe du dit organe, afin de tarer le dispositif en fonction de la pression Pe