Brevet FR2270501A1 — publié le 19751205

La présente invention a essentiellement pour objet une vanne à ouverture automatique instantanée pour libérer un fluide sous pression contenu dans un récipient ou circulant dans un réseau de canalisations. Une telle vanne est utilisée en particulier dans les appareillages extincteurs d'incendie, son ouverture automatique, eowmsndée localement ou à distance, permettant de projeter instantanément un fluide, par exemple du gaz carbonique liquéfié, sur un foyer quelconque. Les vannes de ce type actuellement connues sont d'une construction compliquée et par conséquent d'un prix de revient élevé, d'un entretien coûteux et d'un fonctionnement délicat. De plus, ces vannes, lorsqu'elles sont prévues pour être commandées à distance, ne sont susceptibles autre équipées que d'un seul type, ou du moins d'un nombre restreint de types, de télécommande, ce çui limite considérablement leur domaine d'application. L'invention a pour but d'éviter ces inconvénients des vannes connues et propose à cet effet une vanne caractérisée par le fait qu'elle comporte, en combinaison, un corps de vanne muni d'un alésage interne dans lequel débouchent un orifice d'entrée de fluide et un orifice de sortie de fluide ; un clapet logé dans ledit alésage, normalement appliqué sur son siège par la pression du fluide d'entrée ; un piston de commande logé également dans alésage et compor- tant un élément de section supérieure à la section utile du clapet et dont la face active délimite, à l'intérieur dudit alésage, une chambre frontale de pression de fluide ; une tige solidaire dudit piston, en appui sur ledit clapet de façon à écarter ce dernier de son siège lorsque le piston coulisse sous l'action de la pression de fluide dans ladite chambre frontale ; des moyens de comsuni- cation de fluide entre la partie de l'alésage précitée dans laquelle débouche orifice d'entrée et celle dans laquelle se trouve la chambre frontale précitée 5 une membrane perforable obturant lesdits moyens de communication ; un organe perforateur de membrane et un dispositif de pilotage dudit organe perforateur. On voit que dans le cas où la membrane est perforée par itergane perforateur actionné par le dispositif de pilotage, le fluide d'entrée alimente, par l'intermédiaire des moyens de communication, la chambre frontale du piston de commande, lequel agit sur le clapet par l'intermédiaire de la tige pour l'éloigner de son siège et permettre ainsi le passage du fluide de l'orifice d'entrée vers l'orifice de sortie. Le fait que la section utile du piston soit supérieure à la section utile du clapet et le fait que la rupture de la membrane entrain une aliments- tion franche de la chambre de pression dudit piston, ont pour conséquence d'entraîner un renversement brusque de la poussée exercée sur le clapet, donc I'orti verture instantanée de la vanne. Une telle vanne est en outre, du fait de la simplicité de ses organes constitutifs et du caractère compact de sa construction, d'un faible prix de revient et d'une haute fiabilité. affin, l'utilisation d'un dispositif de pilotage pour l'actionnement de organe perforateur permet d'agir sur la vanne soit par commande locale, soit par télécommande. Selon une autre caractéristique de l'invention, le clapet et le piston précités sont disposés ooaxialement à l'alésage et mobiles en translation le long de leur axe commun. Un tel clapet et un tel piston, mobiles coaxialement en translation, constituent des moyens d'obturation robustes, économiques et d'une grande sécurité de fonctionnement. Selon une autre caractéristique de l'invention, le clapet est monté de façon coulissante sur un support et soumis à l'action d'un ressort de rappel qui tend à l'appliquer sur son siège. L'action de ce ressort s'ajoute à celle du fluide et assure la fermeture du clapet quelque soit la pression dudit fluide. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les moyens de communication de fluide précités comportent un carter latéral solidaire du corps de vanne et muni d'un alésage interne communiquant, par un premier canal, avec la partie de l'alésage du corps de vanne recevant le fluide-d'entrée, et, par un second canal, avec la chambre frontale précitée. Toujours selon l'invention, l'organe perforateur est constitué par une broche perforante en alignement avec ledit premier canal et solidaire d'un piston monté coulissant dans 11 alésage précité dudit carter latéral. Un tel piston mobile en translation dans un alésage permet d'utiliser divers types de télécommande : mécaniques, pneumatiques, hydrauliques, électriques, etc... L'invention vise également, à titre de produits industriels nouveaux, les appareillages, tels que récipients ou réseaux de canalisations, contenant ou dans lesquels circule un fluide sous pression, en particulier les appareillages extincteurs d' incendie. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Dans les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif : - la figure 1 est une coupe axiale d'une vanne selon l'invention, munie d'un dispositif de pilotage manuel - la figure 2 est une vue en élévation, avec arrachement partiel, d'une vanne du méme type que celui de la figure 1 mais munie d'un dispositif de pilotage télécommandé à fonctionnement hydraulique ou pneumatique. Selon le mode de réalisation représenté sur les figures, en particulier sur la figure t, la vanne comporte essentiellement un corps de vanne 1, par exemple en métal moulé, muni d'un alésage interne d'axe XX', comportant une première partie 2a et une seconde partie 2b de diamètre légèrement supérieur à la partie 2a, ces deux parties 2a et 2b étant raccordées par un épaulement 2c. Dans cet alésage 2a-2b débouchent un embout fileté 3 d'entrée de fluide d'axe ZX' et un embout fileté 4 de sortie de fluide perpendiculaire à l'axe gX'. Le corps de vanne 1 comporte également, venu de moulage avec lui, un carter laté- ral 5, fileté extérieurement. Ce carter 5 est muni d'un alésage interne d'axe YY' comportant une première partie 6a et une seconde partie 6b de diamètre légèrement supérieur à la partie 6a. Un premier canal 7 relie la partie 6a de l'alésage du carter 5 à l'extrêmité supérieure de la partie 2b de l'alésage du corps de vanne 1. Un second canal 8, d'axe YY', relie cette meme partie 6a à la partie 2a de l'alésage du corps de vanne 1.Un clapet 10, muni, sures face supérieure, d'un joint Il et comportant une tige creuse 12 est logé dans la partie 2a de l'alésage du corps de vanne, coaxialement audit alésage. Le clapet 10 a sa tige creuse 12 engagée, de façon coulissante, sur un téton ou analogue t3 d'axe XX' monté sur un support 14 engagé dans le fond de la partie 2a de l'alésage. Le support 14 est percé d'orifices 15 permettant le passage du fluide d'entrée venant de l'embout 3. Un ressort hélicoidal 16 prenant appui sur le support 14 sollicite vers le haut le clapet tO. Dans la partie 2b de Italésage du corps de valve 1 est emmanché un noyau creux de révolution 20, venant en butée, par sa face inférieure 20a, contre l'épaulement 2c. Ce noyau, fait en un matériau rigide quelconque, par exemple en métal, est muni d'un alésage interne comportant une première partie 21a et une seconde partie 21b de diamètre nettement supérieure à la première partie. Lorsque le noyau 20 est en place dans le corps de vanne, son alésage est coaxial à celui dudit corps de vanne. Le noyau 20 est muni, à sa partie infE- rieure, d'un bossage annulaire 23 formant singe pour le clapet 10. Il comporte également, dans sa partie médiane, une rainure périphérique externe 24 qui forme, avec le corps de vanne, une première chambre annulaire qui communique avec l'embout de sortie de fluide 4. Des orifices radiaux 25 font communiquer la partie 21a de l'alésage avec cette chambre annulaire 24. Deux joints toriques 26a et 26b montés sur le noyau 20 de part et d'autre de la chambre annulaire 24 assurent l'étanchéité entre ledit noyau et le corps de vanne. Le noyau 20 est muni, en outre, à sa partie supérieure, d'un évidement périphérique 27 qui détermine, avec le corps de vanne, une seconde chambre annulaire. Des passages radiaux 28 prévus dans la partie supérieure du noyau 20 permettent la communication entre cette chambre annulaire 27 et la partie 21b de l'alésage, å 1' I'extrémité supérieure de cette partie. Dans l'alésage du noyau 20 est monté, de façon coulissante, un piston de commande 30 qui comporte une première partie, 31, de grand diamètre, qui coulisse dans la partie 21b de l'alésage et une seconde partie, 32, de diamètre moindre, qui coulisse dans la partie 21a dudit alésage. Des joints toriques 33 et 34 assurent l'étanchéité entre les parties 31 et 32 et les parties 21b et 21a de l'alésage respectivement. Le piston 30 constitue ainsi un piston différentiel dont l'élément 32 présente une section identique à la section utile du clapet 10, tandis que son élément 31 présente une section nettement supérieure à la section utile du clapet 10. La face supérieure ou face frontale 31a de l'élément 31 du piston de commande 30 comporte, dans sa partie centrale, une saillie 35 munie d'une rainure 35a. Le piston 30 est muni en outre d'une tige poussoir 37-qui traverse l'alésage du noyau 20 et vient en butée contre le clapet 10. Le corps de vanne 1 est fermé, à sa partie supérieure, au moyen d'un capuchon fileté 40 vissé sur un filetage correspondant dudit corps de vanne et qui maintient le noyau creux 20 en appui contre l'épaulement 2c. Une rondelle 41 assure l'étanchéité entre le corps de vanne et le eapuchonC42Le) capuchon 40 est traversé, dans sa'partie centrale, par un orifice fileté/permettant le ra cordement de la vanne à une autre vanne comme il sera expliqué plus loin. Cet orifice peut bien entendu être fermé par un moyen d'obturation quelconque (bouchon fileté ou autre), dans le cas où il n'est pas prévu de raccordement avec une autre vanne. La partie 21b de l'alésage du noyau 20, la face 31a du piston- 30 et le couvercle 40 délimitent une chambre frontale ou- chambre de pression de fluide 36 qui communique avec la chambre annulaire 27 par les passages 28. La saillie 35 a pour effet de limiter le volume minimal des cette chambre frontale à une valeur non nulle, la rainure 35a permettant, en tout état de cause, la communication entre cette chambre 36 et l'orifice 42. A l'intérieur de la partie 6b de l'alésage interne du carter latéral 5 est monté, de façon coulissante, un piston perforateur 50 muni d'un jouit torique d'étanchéité 51. Ce piston 50 comporte, à l'une de ses extrémités, une broche perforante 52 qui coulisse dans une vis de guidage 53 laquelle maintient une membrane perforable 54, constituée par exemple par une feuille de clinquant, qui obture le canal 8. On voit que lorsque le piston 50 coulisse de la gauche vers la droite, il perfore la membrane 54. Le coulissement du piston 50 est assuré, dans le cas de la figure 1, par un organe de commande manuel 60 constitué essentiellement par un levier 61 pouvant osciller ou coulisser dans un écrou fileté 62 vissé sur un filetage correspondant du carter auxiliaire 5. Le levier 61 est m5rniy à son extrêmité interne, d'un patin ou rotule aplatie 63 en appui sur le piston perforateur 50 et, à son extrmité externe, -d1une poignée 64. Une douille de blocage 65 est emmanchée sur le levier 61 de façon à venir en appui sur l'écrou 62, cette douille étant maintenue en place par une goupille de verrouillage 66 engagée dans un trou 67 dudit levier. Le fonctionnement de la vanne représenté à la figure I est le suivant La vanne étant en position représentée à la figure 1 et étant supposée reliée à une source de fluide sous pression, ctest-à-dire son embout dten- trée 3 étant vissé sur l'orifice de sortie d'un récipient ou sur un conduit contenant ou transportant respectivement un fluide tel que du gaz carbonique liquéfié, ledit fluide, pénétrant dans l'alésage 2a, applique le clapet 10 sur son siège, de sorte qu'aucune communication n'est établie entre l'embout d'entrée 3 et l'embout de sortie 4.Si, après avoir enlevé la goupille de verrouillage 66, on fait osciller la poignée 64 ou si on la fait coulisser dans le sens de la flèche ,c'est-å-dbre de la gauche vers la droite, de façon à enfoncer le levier 61, le piston/est entratné en translation dans le méme sens et la broche 52 perfore la membrane 54. La communication est alors établie entre l'alésage 2a et la chambre annulaire 27 et le fluide sous pression arrive dans ladite chambre annulaire par l'intermédiaire du canal 8, de ltalésage 6a et du canal 7 pour passer ensuite, par les passages 28, dans la chambre frontale 36. Le piston 90 est alors soumis à une poussée nettement supérieure à celle qui s'exerce sur le clapet 10 de sorte qu'il coulisse verticalement de haut en bas comme indiqué par la flèche F2, repoussant ainsi, par l'intermédiaire de la tige 37, le clapet tO qui s'écarte de son siège. Le fluide passe alors dans l'embout de sortie 4 après avoir traversé l'alésage 21a, les orifices radiaux 25 et la chambre annulaire 24. il convient de remarquer que l'orifice 42 qui traverse le capuchon 40 permet le raccordement de la vanne à d'autres vannes du méme type et par conséquent l'actionnement du piston de commande de chacune de ces vannes par rupture de la membrane dune seule d'entre elles. On a indiqué à la figure 2 un autre mode de réalisation de la vanne selon l'invention. Ce mode de réalisation se différencie de celui de la figure 1 par le fait que le pilotage du piston perforateur 50, au lieu d'être effectué par un dispositif à actionnement manuel, est télécommandé au moyen d'un circuit hydraulique ou pneumatique. L'alésage 6b dans lequel est monté le piston perforateur 50 est, dans ce cas, alimenté en fluide de pilotage par un conduit 71 monté sur un écrou fileté 72 et raccordé, par une canalisation 70, à une source adéquate, par exemple une source d'air comprimé, d'huile sous pression, etc... La pression exercée par ce fluide sur le piston 50 a pour effet de perforer la membrane 54 et par conséquent de déclencher l'ouverture de la vanne. Il est à noter que l'actionnement du piston 50 pourrait entre assuré également par exemple au moyen d'un électro-aimant ou encore au moyen d'une capsule pyrotechnique qui, en éclatant, provoquerait sa translation. La vanne selon l'invention est utilisable pour l'extinction dtincen- dies dans des locaux, entrepôts, etc... ou pour la distribution de fluides dan gereux nécessitant une télécommande. RiVE & > ICÂTIONS 1. - Vanne à ouverture automatique instantanée pour libérer un fluide sous pression contenu dans un récipient ou circulant dans un réseau de canali sations,caractérisée en ce qutelle comporte, en combinaison, un corps de vanne muni d'un alésage interne dans lequel débouchent un orifice d'entrée de fluide et un orifice de sortie de fluide ; un clapet logé dans ledit alésage et normalement appliqué sur son siège par la pression du fluide d'entrée ; un piston de commande logé également dans l'alésage et comportant un élément de section supérieure à la section utile du clapet et dont la face active délimite, à ltinté- rieur dudit alésage, une chambre frontale de pression de fluide ; une tige solidaire dudit piston, en appui sur ledit clapet, de façon à écarter ce dernier de son siège lorsque le piston coulisse sous l'action de la pression du fluide dans ladite chambre frontale ; des moyens de communication de fluide entre la partie de l'alésage précitée dans laquelle débouche l'orifice d'entrée et celle dans laquelle se trouve la chambre frontale précitée ; une membrane perforable obturant lesdits moyens de communication i un organe perforateur de ladite membrane et un dispositif de pilotage dudit organe perforateur. 2. - Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le clapet et le piston précités sont disposés coaxialement à l'alésage précité et mobiles en translation le long de leur axe commun. 3. - Vanne selon la revendication 2, caractérisée en ce que le clapet précité est monté de façon coulissante sur un support et soumis à l'action d'un ressort de rappel qui tend à l'appliquer sur son siège. 4. - Vanne selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comporte intérieurement un noyau creux de révolution muni d'un alésage interne dans lequel le piston de commande précité est monté coulissant. 5. - Vanne selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'une des extrémités du noyau forme le siège du clapet, la tige précitée traversant l'alésage dudit noyau et venant en butée, par son extrémité libre, contre ledit clapet. 6. - Vanne selon la revendication 5, caractérisée en ce que le piston de commande précité comporte, outre l'élément précité de section supérieure à la section utile du clapet, un second élément de même section utile que ledit clapet. 7. - Vanne selon la revendication 6, caractérisée en ce que le noyau précité est muni d'une rainure périphérique formant, avec le corps de vanne, une première chambre annulaire communiquant avec l'orifice de sortie de fluide et est percé d'orifices faisant communiquer Italésage interne dudit noyau avec ladite chambre annulaire. 8. - Vanne selon la revendication 7, caractérisée en ce que le noyau est muni à sa partie supérieure d'un évidement périphérique formant, avec le corps de vanne, une seconde chambre annulaire dans laquelle débouchent les moyens de communication précités. 9. - Vanne selon la revendication 8, caractérisée en ce que le noyau précité est percé, à sa partie supérieure, d'orifices faisant communiquer ladite seconde chambre annulaire avec la chambre frontale précitée. 10. - Vanne selon la revendication 9, caractérisée en ce que les moyens de communication de fluide précités comportent un carter latéral solidaire du corps de vanne, muni d'un alésage interne communiquant, par un premier canal, avec la partie de l'alésage du corps de vanne recevant le fluide d'entrée et, par un second canal, avec la chambre frontale précitée. lt. - Vanne selon la revendication 10, caractérisée en ce que la membrane perforable précitée est disposée dans ledit premier canal. t2. - Vanne selon la revendication 11, caractérisée en ce que ltor- gane perforateur précité est constitué par une broche solidaire d'un piston monté coulissant dans l'alésage du carter latéral précité. 13. - Vanne selon la revendication 12, caractérisée en ce que le dispositif de pilotage précité est constitué par un levier à actionnement manuel agissant sur ledit piston. 14. - Vanne selon la revendication 12, caractérisée en ce que le dispositif de pilotage précité est constitué par un circuit hydraulique ou pneumatique relié au piston perforateur précité. 15. - Vanne selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle est munie de moyens de raccordement débouchant dans la chambre frontale précitée. 16. - Installations telles que récipients ou circuits de distribution équipées de vannes selon l'une des revendications 1 à 15.